硬盘结构和读写过程

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标题中的“硬盘”,指的是传统的机械硬盘。

主要的几个物理概念有:

盘面、磁头、磁道、柱面和扇区。

磁盘面:磁盘是由一叠磁盘面组成。

磁头(Heads):每个磁头对应一个磁盘面,负责该磁盘面上的数据的读写。

磁道(Track):每个盘面会围绕圆心划分出多个同心圆圈,每个圆圈叫做一个磁道。

柱面(Cylinders):所有盘片上的同一位置的磁道组成的立体叫做一个柱面。

扇区(Sector):以磁道为单位管理磁盘仍然太大,又把每个磁道划分出了多个扇区。

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磁盘IO时的过程。
第一步,首先是磁头径向移动来寻找数据所在的磁道。这部分时间叫寻道时间。
第二步,找到目标磁道后通过盘面旋转,将目标扇区移动到磁头的正下方。
第三步,向目标扇区读取或者写入数据。到此为止,一次磁盘IO完成。
故:单次磁盘IO时间 = 寻道时间 + 旋转延迟 + 存取时间。

其中“寻道”使用的时间最多,旋转延迟次之,存取花的时间最短。

寻道时间大小主要受磁头当前所在位置和目标磁道所在位置相对距离的影响。 操作系统通过按磁道对应的柱面划分分区,来降低磁盘IO所花费的的寻道时间 ,进而提高磁盘的读写性能。

参考链接:《磁盘物理结构及IO时的过程

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