Hard disk，硬盘

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简称HD，是个人计算机中最主要的储存设备即辅助内存。硬盘是安装在主机内不可移动的储存设备，容量大小可储存至数GB的数据，速度也较软盘快。一般软盘机的转速为360 r.p.m，现在的硬盘转速则高达5400 ~10000r.p.m。第一颗硬盘是于公元1956年由IBM所制造的Ramac，它由50个24"的磁盘构成，容量则只有5MB。

　　Sector，扇区 : 软盘储存档案的基本单位，扇区大小为512 bytes。

　　Track，磁道 : 磁盘上依同心圆排列的格式化轨道。

　　Cylinder，磁柱 : 在硬盘上每片磁盘片相同编号磁道的集合称为磁柱。

　　Cluster，磁蔟 : 硬盘上由数个扇区组合成一个磁蔟，是硬盘储存档案的基本单位，磁蔟的大小则视硬盘分割区之大小而不同，约由4~64个扇区组成，其大小为2KB~32KB之间。

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linux 里前 4 个分区（主分区或扩展分区）用数字从 1 排列到 4 。逻辑分区永远从 5 开始。

如 /dev/hda3 是第一块硬盘上的第三个主分区或扩展分区；
    /dev/sdb6 是第二个 SCSI 硬盘上的第二个逻辑分区。

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转速与缓存：
　　转速和缓存是两个密不可分的数据，他们共同影响着使用者最终的感觉，硬盘是快是慢，在很大程度上取决于它们。转速即硬盘电机的主轴转速，它是决定硬盘内部传输率的决定因素之一，它的快慢在很大程度上决定了硬盘的速度，同时也是区别硬盘档次的重要标志。

硬盘容量与单碟容量：
　　硬盘容量即硬盘所能存储的最大数据量，同时我们还将接触到单碟容量这一指标。随着现在的硬盘数据存储密度的大幅提升，硬盘的单碟容量也可以做得很大，而高单碟容量带来的直接好处除了能将硬盘总容量做得更大以外，还能提高数据传输率，在某种程度上这可以缓和低转速的负面效应。

寻道时间：
　　硬盘还有一个指标就是平均寻道时间。平均寻道时间实际上是由转速、缓存、单碟容量等等性能综合决定的一个参数，体现在用户的角度，就是一个总体的性能指标。目前主流硬盘的平均寻道时间差别都不大，一般在9 ms左右。 

硬盘认识的常见误区(一)

1、转速与寻道时间：

现在不少人都认为硬盘转速越快寻道时间就越快，但这是最常见的错误认识，事实上寻道速度根本不决定于转速，因为两者的控制设备就不一样。转速是由主轴马达控制，寻道则由音圈马达控制。寻道时间说白了就是体现了磁头臂径向运动的速度与控制能力，音圈马达与相应的伺服系统起着重要作用。另外，磁头的高灵敏度也有助于在高密度磁盘上准确捕获伺服标记，进而快速定位。很多情况下，我们都可以看到5400RPM硬盘的寻道时间与7200RPM硬盘一样(如三星的V40与P40)。之所以有些高速硬盘(如SCSI硬盘)的寻道时间更快，是因为厂商的有意设计，就好像一台Pentium4电脑只配32MB内存让人觉得不平衡一样，厂商也会给高速硬盘配上更快的寻道时间(也意味着更好的元件与更高的成本，显然厂商要根据市场的需要权衡利弊)。实际上，通过上文有关平均访问时间的解释，大家应该明白，提高转速的主用意就是减少平均潜伏期，进而加快整体的访问速度，也许很多人不认同这是它最重要的用意，由此就又引出了下一个误区。

2、转速与数据传输率：

在很多人的印象和厂商的宣传中，更高的转速的主要用意在于提高数据传输率，但这并不正确。持续数据传输率决定于很多指标，并不光只是转速。当然，有人会说转速更高，磁头单位时间划过的扇区就越多，不错，但前提是线密度一样。线密度可理解为每磁道扇区数(SPT，Sectors PerTrack)。低速硬盘完全可以通过提高SPT来加大数据传输率，SCSI硬盘就是追求SPT的典型。事实上，很多厂商在相同单碟容量上对于不同的转速采用了不同的SPT设计，如金钻七的最外圈磁道扇区数为837个，而星钻三代则为896个。有人可能会问，那如何保证容量一致呢？这就涉及到每英寸磁道数(TPI，Tracks PerInch)，它代表了磁道密度。SPT高则TPI就会相应减少，如金钻七为60000TPI，星钻三代则是57000TPI。本次测试最典型的例子是Caviar系列硬盘，WinBench测得的数据传输率与某些7200RPM产品相当。虽然我没有该系列硬盘最外圈SPT资料，但肯定不会低于1000(若转速实为5400RPM)，即使转速真的是6000RPM，也在900之上。因此5400RPM硬盘完全可以通过提高33%(7200RPM比5400RPM转速高33%)的SPT来得到相同的数据传输率。

  综上所述，7200RPM相对于5400RPM硬盘的最大优势就在于更短的平均潜伏期，进而减少平均访问时间。毕竟转速是死的，5400RPM永远处于劣势。

3、真正的内部数据传输率：

随着硬盘知识的普及，硬盘DTR这一指标也逐渐被人们所认识，但又出现了新的误区——拿以Mbps为单位的最高内部DTR说事，这其中某些厂商与所谓高手的误导有着不可推卸的责任，后果也是相当严重。由于内部DTR决定了硬盘的实际数据传输性能，所以很多人都在关心硬盘的内部DTR，而厂商也投其所好，在产品资料中基本都公布了最大内部传输率，但多是以Mbps为单位，不少人因此拿这个数值来预测硬盘的性能，甚至分析到接口速率的瓶颈(这些人通常将其换算成MBPS，而目前最高的数值将近80MBPS，离UltraATA-100的最大速率已相差不远了)。但是，它恰恰不能通过除8来换算成MBPS，因为这个数值是磁头处理二进制0/1信号(即bit)的纯理论性能，而磁头处理的信号很大部分并不是用户需要的数据(存入的数据都是经过编码的，包含许多辅助信息)，因此不能以字节为单位。很多硬盘这一数值都是相当高的，如以前的富士通硬盘，指标很好，但实际性能却是另一码事。完全可以说，这个Mbps值没有什么实际价值，给人的是一种假象。

在硬盘中，真正重要的是内部持续DTR，它分为单磁道瞬间DTR与持续DTR两个指标，单磁道瞬间DTR的计算公式是“512字节×SPT×磁盘每秒所转圈数”或“512字节×SPT÷磁盘转一圈所用时间”，由于磁盘转一圈所用时间一般不能除尽，所以经常用前一种公式。持续DTR的计算公式则为“512字节×SPT×磁头数/总耗时”，其中“总耗时=(磁头数-1)×磁头切换时间+道间寻道时间+磁头数×磁盘转一圈的时间”。磁头切换时间一般在产品的用户手册中有标注，大约在1ms左右。单磁道瞬间DTR表明了硬盘实际上所能达到的最大内部DTR，持续DTR则体现了硬盘真正的数据传输能力。很遗憾的是，目前只有迈拓和IBM提供了内部持续DTR数据，其他厂商仍然用Mbps数值迷惑普通大众。但是，厂商心里是明白的，他们自己也不会混淆概念(只是没事偷着乐)，在数据的说法上也是非常严谨，如果你哪天发现厂商公布的内部DTR使用了MB/s为单位，那么这很可能就是我们所真正需要的数据，而不要再用Mbps去除8了。

4、缓冲区容量与性能：

上文说过内部DTR决定了外部DTR的实际表现，但为了将内部DTR对外部DTR的影响降至最低，产生了缓冲区设计。理论上讲，缓冲区越大，即使内部DTR不变，硬盘的性能也会更好，这就好比CPU中的缓存一样。不过，要做到缓冲区容量的增加并提高性能还是有一定难度的。这主要体现在缓存功能管理与数据安全两个方面。缓存功能管理决定了缓冲区智能化与缓存效果，简单的说就是一种管理算法与替换策略，负责这一任务的就是缓存控制器。上文已经讲到目前都将缓冲区做分段处理，并且是动态的，根据数据流情况自动划分。以120GXP为例，在读操作时可最多划分12个数据段(平均容量约155KB)，在写操作时数据段可高达52个(平均容量约35KB)。那么怎么去动态的划分区段，怎么去选择最不常用的区段以替换成新的数据，都将影响最终的性能表现。比如区段划分不合理将影响缓冲区空间的利用率和预读效果，数据替换不合理将影响缓存命中率，这样一来说不定与小容量缓冲区性能差不多。讲到这，大家肯定会想到了CPU缓存的算法(比如N路级联与更新策略等)，的确两者有相同之处。对于更大容量的缓冲区，肯定就不能照搬小容量缓冲区的缓存管理算法。因此，缓冲区越大性能越好是有前提的，这对厂商的缓存管理技术水平提出了更高的要求。

大容量缓冲区的数据安全性主要是指在突然断电的情况下，缓冲区中的待写数据将如何处理的问题。这方面笔记本电脑硬盘就有了得天独厚的优势，因为有电池为后盾，笔记本电脑硬盘的缓冲区容量已经提升到了16MB。但对于台式机，这是个不小的考验。WD公司在这方面做出了有意义的探索，主要方法是通过将数据暂时保存在最外圈暂存区(因为最外圈的写入速度最快)，下次开机再写入原目的地址的方法来保证缓冲区中待写数据的安全，显然这需要特殊的管理机制，也是厂商的自由发挥了。

最后我们再谈谈目前普遍流行的说法——大容量缓冲区对零散数据非常有利，这是很片面的认识。当然，这种说法可以理解，也没有什么根本性错误，但容易误导人们对大容量缓冲区的认识。从分段式缓存结构可以看出，更大的缓冲区理论上可以划分出更多的数据段，能容纳更多的互不相干的小数据块。而这种随机的、不连贯的、小数据量的读取行为在Web服务、数据库服务与日常办公应用中很常见。如在Web服务中，经常出现对一个网页同时有多个请求的情况，而一个网页的大小也就是几十到几百KB的容量，如果缓冲区能缓存更多的页面，那么服务器的表现也会越好。因此大容量缓冲区在这方面的贡献，我们完全肯定。但另一方面，对于大容量，连续读写的数据操作，大容量缓冲区同样能发挥重要的作用。更大的缓冲区此时意味可一次缓冲更多的数据(硬盘会根据数据量将区段合并)，即能在相同的时间内向主机或磁头发送更多的数据，而磁头的连续读写扇区的能力更容易发挥。所以，在音频、视频处理等经常用到大数据量连续读写的场合，大容量缓冲区硬盘是最佳之选。在下面的测试中，大家也会发现8MB缓冲区硬盘相对于2MB缓冲区硬盘的整体优势。