文件系统结构

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这有帮助吗？

文件系统结构

磁盘结构简介

要想理解文件系统，要先从文件存储说起，由于内存是一时性（临时）存储，在计算机关机后，存储在内存中的数据都会丢失。因此，需要实现文件或数据的持久化存储时，通常需要把文件或数据都存储到磁盘当中。磁盘结构，如图:

问：磁盘内部是真空的吗？

答：磁盘内部不是真空的，只不过里面的空气非常纯净。如果是真空的，不利于散热。

磁盘相关的专业术语如下:

（1）磁盘的内部是金属盘片，将圆形的盘片划分成若干个扇形区域，这就是“扇区”（Sector）。若干个扇区就组成了整个盘片。

（2）为什么要分扇区？是逻辑化数据的需要，能更好地管理磁盘空间。以盘片中心为圆心，把盘片分成若干个同心圆，每一个划分圆的“线条”称为磁道。

（3）磁盘内的盘片有两个面，而且盘片往往不止一张，常见的有两张。两张盘片中相同位置的磁道组成一个“柱面”（Cylinder），盘片中有多少个磁道，就有多少个柱面。盘片的两个面都能存储数据，要读取磁盘的数据，必须有“磁头”（Head），每一个面都有一个磁头，所以，一张盘片有两个磁头。

（4）磁盘的存储容量=磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每个扇区字节数。（5）磁道从外向内自0开始顺序进行编号，各个磁道上的扇区数是在磁盘格式化时确定的。文件储存在磁盘上，磁盘的最小存储单位就是扇区。每个扇区可以存储512字节（相当于0.5KB）。

在早期比较古老的CHS（Cylinder/Head/Sector）结构体系中，磁盘的容量还非常小，人们采用与软盘类似的结构生产磁盘。也就是磁盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数，由此产生了所谓的3D参数，即磁头数（Heads）、柱面数（Cylinders）、扇区数（Sectors）及相应的3D寻址方式，如图

问题：如上的磁盘结构有没有问题？

回答：这种结构有问题。老式的磁盘中，每个磁道的扇区数都一样，外圈磁道整个弧长要大于内圈磁道整个弧长。因此，外圆磁道磁记录密度比内部磁道的磁记录密度小，最终，导致了外部磁道的空间浪费。

如果您是磁盘设计工程师，打算怎么解决？会选择下面哪种方法？

方法1：每个磁道的宽度不一样，从而让每个扇区面积尽量一样，如图方法1所示。

方法2：不再一刀切，让每个磁道中的扇区数量可以不一样，如图方法2所示。

现在的磁盘都采用ZBR（Zoned Bit Recording）区位记录技术。ZBR区位记录是一种物理优化磁盘存储空间的方法，此方法通过将更多的扇区放到磁盘的外部磁道而获取更多存储空间，如图:

问：ZBR磁盘从外圈读写数据快？还是从内圈读写快？如图

答：使用ZBR区位记录法做的磁盘有以下特点：读取外圈的数据快，读取内圈的数据慢，所以测试磁盘时经常看到读取速度越来越慢的曲线图就很正常了。磁盘读取内外圈数据对比如图所示，磁盘测试工具如图

Windows安装系统的C盘或Linux的boot分区和Swap分区一般安装在磁盘最外面。磁盘写数据时，顺序是从外圈到里圈。