磁盤(pán)分為機(jī)械硬盤(pán)和固態(tài)硬盤(pán)；塊設(shè)備：block ，存取單位“塊”，磁盤(pán)；字符設(shè)備：char ，存取單位“字符”，鍵盤(pán)
1、機(jī)械硬盤(pán)（HDD ）
即是傳統(tǒng)普通硬盤(pán)，主要由：盤(pán)片，磁頭，盤(pán)片轉(zhuǎn)軸及控制電機(jī)，磁頭控制器，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，接口，緩存等幾個(gè)部分組成。
機(jī)械硬盤(pán)中所有的盤(pán)片都裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸上，每張盤(pán)片之間是平行的，在每個(gè)盤(pán)片的存儲(chǔ)面上有一個(gè)磁頭，磁頭與盤(pán)片之間的距離比頭發(fā)絲的直徑還小，所有的磁頭聯(lián)在一個(gè)磁頭控制器上，由磁頭控制器負(fù)責(zé)各個(gè)磁頭的運(yùn)動(dòng)。
磁頭可沿盤(pán)片的半徑方向運(yùn)動(dòng)，加上盤(pán)片每分鐘幾千轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)，磁頭就可以定位在盤(pán)片的指定位置上進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作。數(shù)據(jù)通過(guò)磁頭由電磁流來(lái)改變極性方式被電磁流寫(xiě)到磁盤(pán)上，也可以通過(guò)相反方式讀取。硬盤(pán)為精密設(shè)備，進(jìn)入硬盤(pán)的空氣必須過(guò)濾。
2、固態(tài)硬盤(pán)（SSD ）
用固態(tài)電子存儲(chǔ)芯片陣列而制成的硬盤(pán)，由控制單元和存儲(chǔ)單元（FLASH 芯片、DRAM 芯片）組成。固態(tài)硬盤(pán)在接口的規(guī)范和定義、功能及使用方法上與普通硬盤(pán)的完全相同，在產(chǎn)品外形和尺寸上也與普通硬盤(pán)一致。
機(jī)械硬盤(pán)與固態(tài)硬盤(pán)的區(qū)別？
1、相較于HDD ，SSD 在防震抗摔、傳輸速率、功耗、重量、噪音上有明顯優(yōu)勢(shì)
2、SSD 傳輸速率性能是HDD 的2倍
3、相較于SSD ，HDD 在價(jià)格、容量、使用壽命上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)硬盤(pán)有價(jià)，數(shù)據(jù)無(wú)價(jià)，目前SSD 不能完全取代HHD
磁盤(pán)即是硬盤(pán)，由許多塊盤(pán)片（盤(pán)面）組成，每個(gè)盤(pán)片的上下兩面都涂有磁粉，磁化后可以存儲(chǔ)信息數(shù)據(jù)。每個(gè)盤(pán)片的上下兩面都安裝有磁頭，磁頭被安裝在梳狀的可以做直線運(yùn)動(dòng)的小車(chē)上以便尋道，每個(gè)盤(pán)面被格式化成有若干條磁道，這些磁道是同心圓。并規(guī)定最外面的磁道是0磁道，次外層是1磁道，每個(gè)磁道又被分成若干個(gè)扇區(qū)，并被排號(hào)，扇區(qū)是CPU對(duì)磁盤(pán)I/O操作時(shí)能夠讀取和寫(xiě)入的最小單位，通常，一個(gè)扇區(qū)可以?xún)?chǔ)存512B的二進(jìn)制信息位，每個(gè)盤(pán)面上的同號(hào)磁道組成一個(gè)柱面（磁柱）。也就是說(shuō)每個(gè)盤(pán)面的0號(hào)磁道組成0號(hào)柱面，所有的1號(hào)磁道組成1號(hào)柱面，等等。
在Linux操作系統(tǒng)中，內(nèi)核采用的方法是把物理磁盤(pán)抽像為邏輯磁盤(pán)管理文件系統(tǒng)，所謂邏輯磁盤(pán)是把物理磁盤(pán)按照磁頭號(hào)，磁道號(hào)，扇區(qū)號(hào)，以及盤(pán)面號(hào)劃分成磁盤(pán)塊的線性數(shù)組，也叫線性序列，
如：把1號(hào)盤(pán)面的0號(hào)磁道的0號(hào)扇區(qū)定義為0號(hào)磁盤(pán)塊，一般扇區(qū)數(shù)是2的整次冪。顯然，當(dāng)把實(shí)際的磁盤(pán)看成是磁盤(pán)塊的線性數(shù)組時(shí)，就把物理磁盤(pán)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的實(shí)際地址（即磁道號(hào)，扇區(qū)號(hào)以及盤(pán)面號(hào)）隱藏起來(lái)，因此呈現(xiàn)在系統(tǒng)高層面前的已經(jīng)不是物理磁盤(pán)，而是一個(gè)經(jīng)過(guò)加以后的邏輯磁盤(pán)。邏輯磁盤(pán)比物理硬盤(pán)的結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)單的多，當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行磁盤(pán)I/O操作時(shí)，系統(tǒng)給出試圖訪問(wèn)的邏輯磁盤(pán)塊號(hào)，由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序根據(jù)該塊號(hào)計(jì)算出物理磁盤(pán)的磁道號(hào)，磁頭號(hào)以及扇區(qū)號(hào)，然后啟動(dòng)硬盤(pán)把磁頭向前或向后移動(dòng)到相應(yīng)的柱面，這便是所謂的尋道。尋道是磁盤(pán)I/O操作中最耗時(shí)的一個(gè)操作。一量磁頭找到磁道，并且相應(yīng)的扇區(qū)轉(zhuǎn)到磁頭下面，數(shù)據(jù)傳輸就開(kāi)始。
而文件是一個(gè)具有符號(hào)的一組相關(guān)聯(lián)元素的有序序列，文件可以包含范圍很廣的內(nèi)容。系統(tǒng)和用戶(hù)都可以將具有一定獨(dú)立功能的程序模塊，一組數(shù)據(jù)或一組文字命名為一個(gè)文件。在計(jì)算機(jī)里看見(jiàn)的東西都叫文件，文件是以單個(gè)名稱(chēng)在計(jì)算朵上存儲(chǔ)的信息集合，文件可以是文本文檔，圖片，程序等，文件通常有三個(gè)字母的擴(kuò)展名，用于指示文件類(lèi)型（windows下）。
文件系統(tǒng)指文件存在的物理空間。在linux系統(tǒng)中，每個(gè)分區(qū)是一個(gè)文件系統(tǒng)，都有自己的目錄層次。linux的最重要的特征之一就是支持多種文件系統(tǒng)，這樣它更加靈活，并可以和許多其他操作系統(tǒng)共存。由于系統(tǒng)已將linux文件系統(tǒng)的所有細(xì)節(jié)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，所以linux核心的其它部分及系統(tǒng)中運(yùn)行的程序?qū)⒛甑浇y(tǒng)一的文件系統(tǒng)。
通過(guò)fdisk命令查看當(dāng)前系統(tǒng)使用的磁盤(pán)的這些物理息。
對(duì)于管理磁盤(pán)，分磁盤(pán)面、磁頭、磁道、柱面和扇區(qū)
磁盤(pán)面：磁盤(pán)是由一疊磁盤(pán)面組成，見(jiàn)下左圖。
磁頭(Heads)：每個(gè)磁頭對(duì)應(yīng)一個(gè)磁盤(pán)面，負(fù)責(zé)該磁盤(pán)面上的數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。
磁道(Track)：每個(gè)盤(pán)面會(huì)圍繞圓心劃分出多個(gè)同心圓圈，每個(gè)圓圈叫做一個(gè)磁道。
柱面(Cylinders)：所有盤(pán)片上的同一位置的磁道組成的立體叫做一個(gè)柱面。
扇區(qū)(Sector)：以磁道為單位管理磁盤(pán)仍然太大，所以計(jì)算機(jī)前輩們又把每個(gè)磁道劃分出了多個(gè)扇區(qū)，見(jiàn)下圖
硬盤(pán)結(jié)構(gòu)
硬盤(pán)的內(nèi)部是金屬盤(pán)片，將圓形的盤(pán)片劃分成若干個(gè)扇形區(qū)域，這就是扇區(qū)。若干個(gè)扇區(qū)就組成整個(gè)盤(pán)片。為什么要分扇區(qū)？是邏輯化數(shù)據(jù)的需要，能更好的管理硬盤(pán)空間。 以盤(pán)片中心為圓心，把盤(pán)片分成若干個(gè)同心圓，那每一個(gè)劃分圓的“線條”，就稱(chēng)為磁道。
硬盤(pán)內(nèi)的盤(pán)片有兩個(gè)面，都可以?xún)?chǔ)存數(shù)據(jù)，而硬盤(pán)內(nèi)的盤(pán)片往往不止一張，常見(jiàn)的有兩張，那么，兩張盤(pán)片中相同位置的磁道，就組成一個(gè)“柱面”，盤(pán)片中有多少個(gè)磁道，就有多少個(gè)柱面。盤(pán)片兩面都能存數(shù)據(jù)，要讀取它，必須有磁頭，所以，每一個(gè)面，都有一個(gè)磁頭，一張盤(pán)片就有兩個(gè)磁頭。
硬盤(pán)的存儲(chǔ)容量=磁頭數(shù)×磁道（柱面）數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每道扇區(qū)字節(jié)數(shù)。
磁道從外向內(nèi)自0開(kāi)始順序進(jìn)行編號(hào)，各個(gè)磁道上的扇區(qū)數(shù)是在硬盤(pán)格式化時(shí)確定的。
文件儲(chǔ)存在硬盤(pán)上，硬盤(pán)的最小存儲(chǔ)單位叫做'扇區(qū)'（Sector）。每個(gè)扇區(qū)儲(chǔ)存512字節(jié)（相當(dāng)于0.5KB）。
比較古老的CHS (Cylinder/Head/Sector ：磁頭(Heads)、柱面(Cylinder)、扇區(qū)(Sector)）結(jié)構(gòu)體系. 因?yàn)楹芫靡郧?，在硬盤(pán)的容量還非常小的時(shí)候，人們采用與軟盤(pán)類(lèi)似的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤(pán)。也就是硬盤(pán)盤(pán)片的每一條磁道都具有相同的扇區(qū)數(shù)，由此產(chǎn)生了所謂的3D參數(shù)，即是磁頭數(shù)（Heads）、柱面數(shù)（Cylinders）、扇區(qū)數(shù)（Sectors）以及相應(yīng)的3D尋址方式。
以前老式的磁盤(pán)，每個(gè)磁道的扇區(qū)都一樣，這樣外磁道整個(gè)弧長(zhǎng)要大于內(nèi)部的扇區(qū)弧長(zhǎng)，因而其磁記錄密度就要比內(nèi)部磁道的密度要小。最終，導(dǎo)致了外部磁道的空間浪費(fèi)。
解決CHS磁盤(pán)浪費(fèi)空間的方案有兩種：
1、盡量減少單個(gè)扇區(qū)的寬度，從而讓每個(gè)扇區(qū)面積盡量一樣
2、改變磁道中的扇區(qū)數(shù)量
Zoned-bit recording（ZBR 區(qū)位記錄）是一種物理優(yōu)化硬盤(pán)存儲(chǔ)空間的方法，此方法通過(guò)將更多的扇區(qū)放到磁盤(pán)的外部磁道而獲取更多存儲(chǔ)空間。
ZBR磁盤(pán)扇區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖
使用ZBR 區(qū)位記錄法磁盤(pán)的特點(diǎn)：
讀外圈的數(shù)據(jù)快，讀內(nèi)圈的數(shù)據(jù)慢，所以測(cè)試硬盤(pán)經(jīng)?？吹阶x取速度越來(lái)越慢的曲線圖就很正常了。
第一步，首先是磁頭徑向移動(dòng)來(lái)尋找數(shù)據(jù)所在的磁道。這部分時(shí)間叫尋道時(shí)間。
第二步，找到目標(biāo)磁道后通過(guò)盤(pán)面旋轉(zhuǎn)，將目標(biāo)扇區(qū)移動(dòng)到磁頭的正下方。
第三步，向目標(biāo)扇區(qū)讀取或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)。到此為止，一次磁盤(pán)IO完成。
故：?jiǎn)未未疟P(pán)IO時(shí)間 = 尋道時(shí)間 + 旋轉(zhuǎn)延遲 + 存取時(shí)間。
對(duì)于旋轉(zhuǎn)延時(shí)，現(xiàn)在主流服務(wù)器上經(jīng)常使用的是1W轉(zhuǎn)/分鐘的磁盤(pán)，每旋轉(zhuǎn)一周所需的時(shí)間為60*1000/10000=6ms，故其旋轉(zhuǎn)延遲為（0-6ms）。對(duì)于存取時(shí)間，一般耗時(shí)較短，為零點(diǎn)幾ms。對(duì)于尋道時(shí)間，現(xiàn)代磁盤(pán)大概在3-15ms，其中尋道時(shí)間大小主要受磁頭當(dāng)前所在位置和目標(biāo)磁道所在位置相對(duì)距離的影響。
操作系統(tǒng)通過(guò)按磁道對(duì)應(yīng)的柱面劃分分區(qū)，來(lái)降低磁盤(pán)IO所花費(fèi)的的尋道時(shí)間 ，進(jìn)而提高磁盤(pán)的讀寫(xiě)性能。
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