第1章 磁盤歷史和內(nèi)外部物理結(jié)構(gòu)
1.1 磁盤發(fā)展趨勢和實現(xiàn)措施
1.2 磁盤的作用
磁盤的最主要用途就是用來存儲我們平時工作侥猩、學(xué)習(xí)、生活中的數(shù)據(jù)抵赢。
1.3 磁盤的接口類型
早期的數(shù)據(jù)接口有IDE和SCSI接口欺劳，當(dāng)前主流的硬盤結(jié)構(gòu)為串口SATA硬盤或者SCSI接口唧取。
1.3.1 IDE磁盤與IDE接口
IDE即電子集成驅(qū)動器，是指把磁盤控制器與盤體集成在一起的磁盤驅(qū)動器划提。
1.3.2 SATA磁盤與SATA接口
使用SATA口的磁盤又叫串口磁盤枫弟，是當(dāng)前PC機的主流。SATA磁盤的總線使用嵌入式時鐘信號鹏往，具備了更強的糾錯能力淡诗，與以往相比其最大的區(qū)別在于能對傳輸指令進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)錯誤會自動矯正伊履，這在很大程度上提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院荨４薪涌谶€具有結(jié)構(gòu)簡單、支持熱插拔的優(yōu)點唐瀑。
1.3.3 SCSI磁盤與SCSI接口
SCSI和IDE 是完全不同的接口群凶，IDE接口是早期普通PC的標(biāo)準(zhǔn)接口，而SCSI并不是專門為磁盤設(shè)計的接口哄辣，是一種廣泛應(yīng)用于小型機上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)请梢。SCSI接口具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)柔滔、帶寬大溢陪、CPU占用率低，以及熱插拔等優(yōu)點睛廊。
1.3.4 SAS磁盤與SAS接口
SAS是新一代的SCSI技術(shù)形真，是采用串行技術(shù)以獲得更高的傳輸速度，并通過縮短連接線改善內(nèi)部空間等超全。此接口的設(shè)計是為了改善存儲系統(tǒng)的效能咆霜、可用性和擴充性。
1.3.4.1 SAS技術(shù)的優(yōu)勢：
1） SAS技術(shù)降低了磁盤陣列的成本
2） 串行接口讓傳輸性能提高
3） 更好的擴展性能
4） 安裝更簡單
5） 更好的兼容性
1.3.5 SSD固態(tài)盤
固態(tài)盤的優(yōu)點：啟動延遲小嘶朱、寫入速度快蛾坯、無噪音、發(fā)熱量低疏遏、體積小重量輕脉课、抗震動
固態(tài)盤的缺點：成本高、容量低财异、寫入壽命有限倘零、數(shù)據(jù)難以恢復(fù)、能耗較高
1.3.6 企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境磁盤相關(guān)信息對比：
企業(yè)生產(chǎn)場景普及程度：SAS>SATA>SSD
單位容量對比性能和價格：SSD>SAS>SATA
單位價格購買磁盤容量：SATA>SAS>SSD
1.4 磁盤選型
1戳寸、 線上業(yè)務(wù)用SAS磁盤
2呈驶、 線下業(yè)務(wù)用SATA磁盤
3、 線上高并發(fā)疫鹊、小容量的業(yè)務(wù)用SSD磁盤袖瞻。
4司致、 成本思想：根據(jù)數(shù)據(jù)的訪問熱度，只能分析分層存儲聋迎。SATA+SSD
第2章 磁盤核心知識及數(shù)據(jù)讀寫原理
2.1 磁盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)
磁盤的內(nèi)部結(jié)構(gòu)只要包括：盤片脂矫、磁頭、主軸砌庄、傳動手臂羹唠、傳動軸等幾個部分。
2.2 磁道娄昆、柱面與扇區(qū)的概念
2.2.1.1 磁道：
一個盤面上不同半徑的同心圓的軌跡就是磁道
2.2.1.2 柱面：
一個磁盤的所有盤面上的相同半徑的磁道的圓形軌跡從上到下依次組成的圓柱體佩微，就是柱面
2.2.1.3 扇區(qū)：
是指盤面上磁道的一段圓弧區(qū)域，一般情況下萌焰，每個扇區(qū)的大小是512字節(jié)哺眯。一個扇區(qū)主要有兩部分內(nèi)容：存儲數(shù)據(jù)地點的標(biāo)識符和存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段。
2.2.1.4 記憶要點：
1扒俯、 一塊磁盤由2-14個盤片奶卓，每個盤片有兩個面，每個面對應(yīng)一個讀寫磁頭撼玄，用磁頭號來區(qū)分盤面夺姑，即盤面數(shù)就是磁頭數(shù)，盤片數(shù)*2=磁頭數(shù)
2掌猛、 不同盤面的磁道被劃分為多個扇形區(qū)域盏浙，每個區(qū)域就是一個扇區(qū)
3、 同一盤面荔茬，以盤片中心為圓心废膘，每個不同半徑的圓形軌跡就是一個磁道
4、 不同盤面相同半徑的磁道組成圓柱面就是柱面
5慕蔚、 一個柱面包含多個磁道（這些磁道的半徑相同）丐黄，一個磁道包含多個扇區(qū)
6、 數(shù)據(jù)信息記錄可表示為：某磁頭孔飒，某磁道灌闺，某扇區(qū)
2.2.1.5 簡單定義磁盤各個概念
磁道：每個盤片有兩個面，都可記錄信息坏瞄。盤片表面以盤片中心為圓心菩鲜，用于記錄數(shù)據(jù)的不同半徑的圓形磁化軌跡就稱為磁道。磁化軌跡就是磁化區(qū)域惦积，是看不見的。磁道看起來是個平面圓周形
扇區(qū)：盤面由圓心向四周畫直線猛频，不同的磁道被直線分成許多扇形的區(qū)域狮崩，每個戶型的區(qū)域叫做扇區(qū)蛛勉，每個扇區(qū)大小一般為512字節(jié)，扇區(qū)看起來就是個圓弧或扇形
柱面：磁盤中睦柴，不同的盤片相同半徑的磁道軌跡叢珊倒下所組成的圓柱型區(qū)域就成為柱面诽凌，柱面看起來是個圓柱形
2.3 磁盤容量計算方法：
1） 存儲容量=磁頭數(shù)*磁道數(shù)*扇區(qū)數(shù)*每扇區(qū)的大小（512字節(jié)）
2） 存儲容量=柱面數(shù)*磁頭數(shù)*扇區(qū)數(shù)*每扇區(qū)的大刑沟小（512字節(jié)）
提示：一塊磁盤的磁道數(shù)和柱面數(shù)的數(shù)量永遠(yuǎn)是相等的侣诵。
2.4 磁盤是機械式磁盤
1、 盤片的旋轉(zhuǎn)靠馬達帶動主軸狱窘，是機械運動
2杜顺、 磁頭的徑向移動也是靠步進電機來完成的，是機械運動
3蘸炸、 所有的磁頭同時同向移動躬络。
磁盤讀寫數(shù)據(jù)時，盡可能讓磁頭少做徑向移動（尋道）搭儒，以提高讀取效率穷当。
2.5 機械磁盤讀寫磁盤數(shù)據(jù)的原理小結(jié)
1） 磁盤是按照柱面為單位讀寫數(shù)據(jù)的，即先讀取同一個盤面的某一個磁道淹禾，讀完之后馁菜，如果數(shù)據(jù)沒有讀完，磁頭也不會切換其他的磁道铃岔，而是選擇切換磁頭汪疮，讀取下一個盤面的相同半徑的磁道，直到所有盤面的相同半徑的磁道讀取完成之后德撬，如果數(shù)據(jù)還沒有讀寫完成铲咨，才會切換其他不同半徑的磁道，這個切換磁道的過程稱為尋道蜓洪。
2） 不同磁頭間的切換是電子切換纤勒，而不同磁道間的切換需要磁頭做徑向運動，這個徑向運動需要步進電機調(diào)節(jié)隆檀，這個動作是機械的切換摇天。
磁頭尋道是機械運動，切換磁頭是電子切換恐仑。
