title: Linux（6）文件系统管理date: 2021-06-02 19:43:49.742

updated: 2021-06-02 20:19:16.772
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硬盘结构（机械硬盘和固态硬盘）

硬盘是计算机的主要外部存储设备。计算机中的存储设备种类非常多，常见的主要有光盘、硬盘、U 盘等，甚至还有网络存储设备 SAN、NAS 等。

从存储数据的介质上来区分，硬盘可分为机械硬盘（Hard Disk Drive, HDD）和固态硬盘（Solid State Disk, SSD），机械硬盘采用磁性碟片来存储数据，而固态硬盘通过闪存颗粒来存储数据。

机械硬盘(HDD)

机械硬盘主要由磁盘盘片、磁头、主轴与传动轴等组成，数据就存放在磁盘盘片中。有点像老式的留声机，只不过留声机只有一个磁头，而硬盘是上下双磁头，盘片在两个磁头中间高速旋转，类似图 2。

也就是说，机械硬盘是上下盘面同时进数据读取的。

机械硬盘的旋转速度要远高于唱片（目前机械硬盘的常见转速是 7200 r/min），所以机械硬盘在读取或写入数据时，非常害怕晃动和磕碰。另外，因为机械硬盘的超高转速，如果内部有灰尘，则会造成磁头或盘片的损坏，所以机械硬盘内部是封闭的，如果不是在无尘环境下，则禁止拆开机械硬盘。

机械硬盘的逻辑结构

我们已经知道数据是写入磁盘盘片的，那么数据是按照什么结构写入的呢？机械硬盘的逻辑结构主要分为磁道、扇区和拄面。我们来看看图 3。

磁道： 每个盘片都在逻辑上有很多的同心圆，最外面的同心圆就是 0 磁道。我们将每个同心圆称作磁道（注意，磁道只是逻辑结构，在盘面上并没有真正的同心圆）。硬盘的磁道密度非常高，通常一面上就有上千个磁道。但是相邻的磁道之间并不是紧挨着的，这是因为磁化单元相隔太近会相互产生影响。

扇区： 在磁盘上每个同心圆是磁道，从圆心向外呈放射状地产生分割线（扇骨），将每个磁道等分为若干弧段，每个弧段就是一个扇区。每个扇区的大小是固定的，为 512Byte。扇区也是磁盘的最小存储单位。

柱面： 如果硬盘是由多个盘片组成的，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，那么所有盘片都会从外向内进行磁道编号，最外侧的就是 0 磁道。具有相同编号的磁道会形成一个圆柱，这个圆柱就被称作磁盘的柱面，如图 4 所示。

硬盘的大小是使用”磁头数 x 柱面数 x 扇区数 x 每个扇区的大小”这样的公式来计算的。其中，磁头数（Heads）表示硬盘共有几个磁头，也可以理解为硬盘有几个盘面，然后乘以 2；柱面数（Cylinders）表示硬盘每面盘片有几条磁道；扇区数（Sectors）表示每条磁道上有几个扇区；每个扇区的大小一般是 512Byte。

双磁头技术

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硬盘的接口

目前，常见的机械硬盘接口有以下几种：

IDE 硬盘接口（Integrated Drive Eectronics，并口，即电子集成驱动器）也称作 “ATA硬盘” 或 “PATA硬盘”。
ATA 接口（Serial ATA，串口），是速度更高的硬盘标准。
SCSI 接口（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）。

固态硬盘（SSD）

固态硬盘和传统的机械硬盘最大的区别就是不再采用盘片进行数据存储，而采用存储芯片进行数据存储。固态硬盘的存储芯片主要分为两种：一种是采用闪存作为存储介质的；另一种是采用DRAM作为存储介质的。

说白了就是一块电路板，没有机械结构，没有转速马达，没有噪音，不需要磁头，寻道时间忽略不计，结构简单，不怕震动，便携性高。

固态硬盘和机械硬盘对比

对比项目	固态硬盘	机械硬盘
容量	较小	大
读/写速度	极快	—般
写入次数	5000〜100000 次	没有限制
工作噪声	极低	有
工作温度	极低	较高
防震	很好	怕震动
重量	低	高
价格	高	低

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