**
磁碟的物理結構
乙個磁碟驅動器兩個主要的移動部件；乙個是磁碟片組合（disk assembly） ，另乙個是磁頭組合（head assembly）。磁碟片組合由乙個或多個圓盤（platter）組成，它們圍繞著一根中心主軸旋轉。圓盤的上表面和下表面塗覆了一薄層磁性材料，二進位制位被儲存在這些磁性材料上。其中，0和1在磁材料中表現為不同的模式。
磁碟被組織成磁軌（track），磁軌是單個碟片上的同心圓。所有盤面上半徑相同的磁軌構成了柱面（cylinder），從磁碟的頂檢視可以看到，磁軌佔據大部分盤面，最靠近主軸的區域除外。沿著磁軌的資料密度大於沿著半徑的資料密度。在2023年，乙個典型的磁碟上每英吋有大約100 000個磁軌，但是沿著磁軌每英吋能夠儲存100萬個二進位制位。
磁軌被組織成扇區（sector）。扇區是被間隙(gap)分割的圓的片段，間隙未被磁化為0或1
雖然中顯示每乙個磁軌有相同的扇區數，但實際上，每個磁軌的扇區數通常是不同的，靠外圈磁軌的扇區數比靠內圈磁軌的扇區數多。就讀寫磁碟而論，扇區是不可分割的單位；就磁碟錯誤而論，它也是乙個不可分割的單位。倘若一部分磁化層被以某種方式損壞，以至於它不再能儲存資訊，那麼那些包含這個部分的整個扇區也不能再使用。間隙大約佔整個磁軌的10%，用於幫助標識扇區的起點。通常，在磁碟與主存之間所傳輸資料的邏輯單元稱為塊，其由乙個或多個扇區所組成。
第二個可移動部件是磁頭組合，它承載著磁頭。每乙個盤面有乙個磁頭，它極其貼近地懸浮在盤面上，但是絕對不與盤面接觸（否則就要發生「頭損毀」，碟片被破壞）。磁頭讀出經過它下面的盤面的磁方向，也能改變其磁方向，以便在磁碟上寫資訊。每個磁頭被固定在乙個磁頭臂上，所有盤面的磁頭隨著磁頭臂一同移進移出，磁頭臂是固定的磁頭組合的一部分。
很顯然，計算整個磁碟的容量的演算法是：盤面數x磁軌數x扇區數x扇區位元組數
磁碟的邏輯結構
要組織磁碟上儲存的資料，使得可以方便的儲存和訪問，就要實現資料的定位。資料的定位主要有兩種方式：chs
位址和lba
線性位址。
chs位址
早期硬碟儲存空間採用3維位址結構描述：
c＝cylinder（柱面。若干盤體重疊，相同的磁軌（track上）構成的乙個立面體）
h＝head（磁頭。一張盤有兩面（side），每面乙個磁頭）
s＝sector（扇區。盤體上的圓形軌跡為磁軌，把磁軌等分為若干儲存區域）
磁碟的容量＝柱面總數×磁頭總數×每道扇區總數×每扇區容量（512byte）
lba位址
lba是邏輯塊位址的簡稱，它是一種線性位址結構，它其實是由chs計算的扇區編號順序編址，即0柱0面1扇區為lba 0扇區。現在的硬碟廠家為了保持相容性，仍然提供了虛擬的chs引數，可在bios設定中看到。對硬碟的資料訪問是靠系統呼叫int 13h中斷程式實現的，它將欲訪問的資料位址傳遞給硬碟介面電路（ata介面）完成讀寫操作。
528mb的限制：早期的硬碟的chs引數被限制為：磁頭數最大16，柱面數最大1024，扇區最大63，每扇區位元組數為512位元組。因此1024×16×63×512b≈528mb。
8gb容量限制：將柱面數增加到16384，其他不變，共計24bit，則硬碟容量最大為：16384×16×63×512b≈8.4gb。
32gb容量限制：硬碟採用了虛擬chs值，使得柱面數為65535，其他不變，共計26bit，這樣，磁碟的總容量最大為： 65535×16×63×512b≈32gb。
137g 容量限制：由於普遍使用了lba定址模式和虛擬chs引數，將扇區數進一步增加為255，共計28位，將其乘積作為lba值。這樣系統使用28位的lba引數，約計137gb。
磁碟的儲存結構
剛剛從廠商處購來的新硬碟既無任何資料，也不能寫入任何資料，必須先進行低階格式化，fdisk 分割槽，format 高階格式化後方可使用。對硬碟的這一系列初始化工作，稱之為硬碟準備。過程如下：低階格式化---------------fdisk 分割槽-------------------format 高階格式化。
（1）低階格式化：磁碟為了達到隨機訪問的目的，需要在磁碟上劃分出磁軌，然後又在磁軌劃分出扇區，每個扇區以扇區間隙、同步引導位元組和扇區編號作為扇區的起始，然後才是扇區的內容，後面還有校驗標記。計算機就是憑藉這些標記資訊來識別扇區的。低階格式化就是在磁軌上標上這些標記而已。所以低階格式化的操作實際上僅僅是乙個簡單的寫過程，寫的不是資料而是標記。同時低階格式化還會剔出壞磁軌。
（2）fdisk分割槽：允許整個物理硬碟在邏輯上劃分成最多4個主分割槽（其中可以有乙個擴充套件分割槽），以實現多個作業系統共享硬碟空間。在建立了擴充套件分割槽的前提下，可以將擴充套件分割槽劃分成乙個或多個邏輯分割槽。在硬碟上建立分割槽表的同時，fdisk 會把主引導記錄mbr 寫到硬碟的主引導記錄（柱面0，磁頭0，扇區1），並啟用乙個使用者指定的主分割槽。下面要特別介紹一下主引導記錄mbr ：
mbr 稱為硬碟主引導記錄。它是在分割槽時由fdisk 建立在硬碟柱面0，磁頭0，扇區1 上的，總共占用512 個位元組，包括一小段執行**(主引導**)、磁碟特徵和硬碟分割槽表。主引導記錄(以及後面介紹的引導扇區)結束的兩個位元組必須是引導自舉標記0x55aa。磁碟特徵位於0x01b8, 指定磁碟作業系統。
主引導**實現下列功能: a. 掃瞄分割槽表查詢活動分割槽; b. 尋找活動分割槽的起始扇區; c. 將活動分割槽的引導扇區讀到記憶體; d. 執行引導扇區的執行**。 如果主引導**未完成這些功能, 系統會顯示下列的錯誤資訊之一: invalid partition table, error loading operating system, missing operating system.
主引導記錄mbr 由4 個部分組成：a.主引導程式（偏移位址0000h~0088h），它負責從活動分割槽中裝載並執行系統引導程式；b.出錯資訊資料區(偏移位址0089~00e1 為出錯資訊，10e2h~10bd 全為0 位元組)； c.分割槽表(dpt,disk partition table，含4 個分割槽項，偏移位址01beh~01fdh,每個分割槽表項長16 個位元組,共64 位元組)，即主分割槽和擴充套件分割槽的資訊；d.結束標誌(偏移位址01efh~01ffh ),這兩個位元組值為結束標誌55aa,如果該標誌錯誤系統就不能啟動.
注意：硬碟的引導記錄是不屬於任何乙個作業系統的，它先於所有的作業系統而被調入記憶體並發揮作用，然後才將控制權交給主分區內的作業系統，並讓主分割槽資訊表來管理硬碟。
（3）高階格式化：
這一步之前的所有操作，都是與具體的檔案系統沒有任何關係的，從現在開始，才涉及到具體的檔案系統，換句話說，高階格式化是與我們要建立的檔案系統相關的，因此我們呼叫高階格式化命令時，檔案型別是必須提供的引數之一。
在dos/windows系統中，用format對指定分割槽進行高階格式化，將分割槽空間劃分邏輯扇區，生成dos 引導扇區（即邏輯0 扇區）dbr，檔案分配表fat 和根檔案目錄表fdt。
在linux系統中，需要使用mkfs命令將分割槽進行格式化，建立想要的檔案系統，如ext2，ext3,等。
經過以上三步後，磁碟的儲存結構看起來如下圖所示：
linux檔案系統基礎知識
2012 02 06 13 15 標籤 linux 基礎知識 分類 file system 1 linux檔案系統分配策略 塊分配 block allocation 和 擴充套件分配 extent allocation 塊分配 磁碟上的檔案塊根據需要分配給檔案，避免了儲存空間的浪費。但當檔案擴充時，...
linux檔案系統基礎知識
1 linux檔案系統分配策略 塊分配 block allocation 和 擴充套件分配 extent allocation 塊分配 磁碟上的檔案塊根據需要分配給檔案，避免了儲存空間的浪費。但當檔案擴充時，會造成檔案中檔案塊的不連續，從而導致過多的磁碟尋道時間。每一次檔案擴充套件時，塊分配演算法就...
linux檔案系統基礎知識
1 linux檔案系統分配策略 塊分配 block allocation 和 擴充套件分配 extent allocation 塊分配 磁碟上的檔案塊根據需要分配給檔案，避免了儲存空間的浪費。但當檔案擴充時，會造成檔案中檔案塊的不連續，從而導致過多的磁碟尋道時間。每一次檔案擴充套件時，塊分配演算法就...