機械硬盤和固態硬盤
機械硬盤（HDD）：
Hard Disk Drive，即是傳統普通硬盤，主要由：盤片，磁頭，盤片轉軸及控制電機，磁頭控制器，數據轉換器，接口，緩存等幾個部分組成。機械硬盤中所有的盤片都裝在一個旋轉軸上，每張盤片之間是平行的，在每個盤片的存儲面上有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離比頭髮絲的直徑還小，所有的磁頭聯在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負責各個磁頭的運動。磁頭可沿盤片的半徑方向運動，加上盤片每分鐘幾千轉的高速旋轉，磁頭就可以定位在盤片的指定位置上進行數據的讀寫操作。數據通過磁頭由電磁流來改變極性方式被電磁流寫到磁盤上，也可以通過相反方式讀取。硬盤爲精密設備，進入硬盤的空氣必須過濾
固態硬盤（SSD）：
Solid State Drive，用固態電子存儲芯片陣列而製成的硬盤，由控制單元和存儲單元（FLASH芯片、 DRAM芯片）組成。固態硬盤在接口的規範和定義、功能及使用方法上與普通硬盤的完全相同，在產品外形和尺寸上也與普通硬盤一致設備文件
相較於HDD， SSD在防震抗摔、傳輸速率、功耗、重量、噪音上有明顯優勢， SSD傳輸速率性能是HDD的2倍。相較於SSD， HDD在價格、容量、使用壽命上佔有絕對優勢
硬盤有價，數據無價，目前SSD不能完全取代HHD
硬盤接口類型
並行：
IDE： 133MB/s
SCSI： 640MB/s
串口：
SATA： 6Gbps
SAS： 6Gbps
USB： 480MB/s
rpm: rotations
per minute
硬盤存儲術語
head：磁頭
track：磁道
cylinder: 柱面
sector: 扇區， 512bytes（mbr）
在linux設備上，磁盤是有設備編號的
設備號碼：
主設備號： major number, 標識設備類型
次設備號： minor number, 標識同一類型下的不同設備
磁盤設備的設備文件命名： /dev/DEV_FILE
SCSI, SATA, SAS, IDE,USB: /dev/sd
虛擬磁盤： /dev/vd
不同磁盤標識： a-z,aa,ab…
/dev/sda, /dev/sdb, ...
同一設備上的不同分區： 1,2, ...
/dev/sda1, /dev/sda5
機械硬盤結構
CHS/LBA尋址
CHS
C:cylinder
H:head
S:sector
採用24bit位尋址
其中前10位表示cylinder，中間8位表示head，後面6位表示sector。
一個柱面大小：
512bytes(sector) * 2^6(sector/track) * 2^8(head)
=8388608bytes=8192Kb=8Mb
最大尋址空間8GB
LBA（logical block addressing）
LBA是一個整數，通過轉換成CHS格式完成磁盤具體尋址
LBA採用48個bit位尋址
最大尋址空間128PB
由於CHS尋址方式的尋址空間在大概8GB以內，所以在磁盤容量小於大概8GB時，可以使用CHS尋址方式或是LBA尋址方式；在磁盤容量大於大概8GB時，則只能使用LBA尋址方式
CHS與LBA轉換
#c、#h、#s分別是磁柱、磁頭、扇區的編號
#lba是邏輯區塊編號
H=heads per cylinder，每個磁柱的磁頭數
S=sectors per track，每磁道的扇區數
#lba=(#c*H+#h)*S+#s-1
LBA可用以下公式對應到CHS:
#c=#lba/(S*H)
#h=(#lba/S)%H
#s=(#lba%S)+1
例如:
CHS總數=[600, 10, 84]，求#lba=1234所對應的CHS編號:
#c=1234/(84*10)=1
#h=(1234/84)%10=4
#s=(1234%84)+1=59
所以：
#chs=(1, 4, 59)
磁盤分區
爲什麼分區
優化I/O性能
實現磁盤空間配額限制
提高修復速度
隔離系統和程序
安裝多個OS
採用不同文件系統
分區方式
兩種分區方式： MBR， GPT
MBR分區格式
MBR: Master Boot Record， 1982年， 使用32位表示扇區數， 分區不超過2T
如何分區：按柱面
0磁道0扇區： 512bytes
446bytes: boot loader
64bytes：分區表
16bytes: 標識一個分區
2bytes: 55AA
4個主分區； 3主分區+1擴展(N個邏輯分區)
標準的MBR結構
位址 | 功能 | 描述 |
0000-0088 | 主引導程序 | 主引導程序 |
0089-01BD | 出錯信息數據區 | 出錯區 |
01BE-01CD | 分區1（16字節） |
分區表 |
01CE-01DD | 分區2（16字節） | |
01DE-01ED | 分區3（16字節） | |
01EE-01FD | 分區4（16字節） | |
01FE | 55 |
結束標誌 |
01FF | aa |
硬盤分區結構信息
存儲字節數 | 內容及含義 |
第1字節 | 引導標誌，值爲80H表示活動分區，00H表示非活動分區 |
第2,3,4字節 | 本分區的起始磁頭號，扇區號，柱面號。其中： 磁頭號-第2字節 扇區號-第3字節的低六位 柱面號-第3字節高2位，第4字節8位 |
第5字節 | 分區類型符： 00H-表示該分區未使用 06H-FAT16基本分區 0BH-FAT32基本分區 05H-擴展分區 07H-NTFS分區 0FH-（LBA模式）擴展分區（83H爲linux分區） |
第6,7,8字節 | 本分區的結束磁頭號，扇區號，柱面號。其中： 磁頭號-第6字節 扇區號-第7字節的低六位 柱面號-第7字節高2位，第8字節8位 |
第9,10,11,12字節 | 分區起始相對扇區號 |
第13,14,15,16字節 | 分區總的扇區數 |
GPT分區格式
GPT:GUID（Globals Unique Identifiers）
partitiontable 支持128個分區，使用64位，支持8Z（512Byte/block ） 64Z （4096Byte/block）使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盤和分區 GPT分區表自動備份在頭和尾兩份，並有CRC校驗位UEFI (統一擴展固件接口)硬件支持GPT，使操作系統啓動
GPT的分區信息是在分區中，而不象MBR一樣在主引導扇區，爲保護GPT不受MBR類磁盤管理軟件的危害，GPT在主引導扇區建立了一個保護分區（Protective MBR）的MBR分區表（此分區並不必要），這種分區的類型標識爲0xEE，這個保護分區的大小在Windows下爲128MB，Mac OS X下爲200MB，在Window磁盤管理器里名爲GPT保護分區，可讓MBR類磁盤管理軟件把GPT看成一個未知格式的分區，而不是錯誤地當成一個未分區的磁盤。
另外，爲了保護分區表，GPT的分區信息在每個分區的頭部和尾部各保存了一份，以便分區表丟失以後進行恢復。
