Hola，我是 yes。
硬盘这东西想必我们都相当的熟悉，它存放了我们很多学习资料，还经常因为访问速度慢而被诸多文章拿出来“鞭挞”。
我找了个网站(文末贴链接)，这个网站展示了从 1990 开始到 2020 不同介质数据访问的延迟时间，我翻了一遍介质自身速度的数量级没有变化，内存访问延迟从 207ns 到 100ns，硬盘从 19ms 到了 2ms，但是介质之间的访问速度还是差了几个数量级。
不过上述我圈出来的是随机访问，顺序访问的话不会差这么多，想要知道为什么，那就需要了解下硬盘的构造。
当然，我今天提到的硬盘指的是机械硬盘，固态硬盘本文暂不涉及。
之所以写这篇文章是因为我之前一直对磁道、柱面、扇区等一些东西存在疑惑，比如：
- 为什么会搞出柱面这么个概念？
- 磁道到底指的是哪里？
- 扇区是等分的？
- .....等
所以今儿咱们来理一理，按照我的习惯我们还是先简单的看下历史。
硬盘简史
1956 年 9 月 14 号，世界第一台磁盘存储设备 IBM 305 RAMAC 诞生，这个设备用盘片来存储数据，用磁头来读写数据，不过碍于当时的技术，这体积确实有点大，大约有两个冰箱那么大，来看下图就知道了。
中间的历史我看了看对我们没啥用，咱们就快进到 1973 年，那年 IBM 推出了一个代号称为 「温切斯特」的硬盘。
这种硬盘的特点就是磁头和磁片装在一个密闭空间里，当磁片高速自传之后磁头会因为空气动力而悬浮起来，然后磁头臂会操作磁头沿着盘片划圆弧状移动。
咱们现在的机械硬盘就是这样运行的，这么多年过去了，还是典型的“温切斯特”结构，也称为温盘。
至于为什么取这个代号，是因为当时研究出来的那个硬盘拥有两个 30MB 的存储单元，而「温切斯特来福枪」的口径和装药也刚好都是 30 ，所以代号就为 「温切斯特」。
历史咱们就了解到这一步差不多了，接下来看看硬盘的内部结构。
硬盘的结构
先来看看硬盘的真实样子，我就标注了一些重点部位。
我先简述一下硬盘是怎么运行的。
通电之后主轴带动盘片开始旋转，到达一定转速之后磁头就会悬浮在盘片上方，然后磁头臂就可以控制磁头做圆弧形的移动，通过盘片的旋转和磁头的移动就可能访问到盘片上任意地方的数据。
这里可能有人就会有疑问，为什么要让磁头浮起来？
首先磁头和盘片触碰的话就会有摩擦，摩擦久了之后肯定会有磨损，磨损了之后数据不就没了？
其次有摩擦力之后转速肯定就慢了，那磁盘的访问速度也就慢了。
所以悬浮很关键，而磁头悬浮的高度比头发丝还细，约 0.1微米，如果有灰尘进去可能会导致磁头和盘片磨损，这也是硬盘需要密封的原因。
那刚启动的时候磁头不是和盘片接触的吗？
是的，你说的没错，所以人们就想了个法子，也就是磁头停靠点，也就是上面图中画的地方。
当通电之后等达到一定转速磁头才会移动到盘片上，等断电之后靠着电容剩余的电量会把磁头移到停靠处，这样每次启动就不会磨损啦！
还有一种停靠方式是在盘片内圈搞了个不存数据的地方，材质都不一样，专门给磁头停靠。
为了在公众号插入视频，我还在腾讯视频上传了个视频，来自维基百科的硬盘运行视频，这个视频硬盘的停靠应该就是第二种方式。
来看下这个视频
大致清晰硬盘是如何运行之后，我们再来深入一下。
这里我本来想自己画图的，但是个人画画水平有限，人家画的太好了...所以就搬来了，哈哈哈。
先来看下盘面。
A 就是磁道，盘面就是由磁道这样的一组同心圆构成，注意是标红部位，是个环，有横截面的，有些参考书标记到线上去了....
B 是扇面，C 就是扇区，每个磁道都会被划分成一组扇区，每个扇区包含相等数量的数据位，一般为 512 字节，是硬盘存储数据最基本的单位。
D 是簇，即多个扇区组成的，像 DOS 就是以簇为单位为文件分配磁盘空间的。
从图中看，扇区好像是连续着的，其实不然，扇区之间其实有间隙，这些间隙是用来标识扇区的格式化位的，不会存储数据。
