盘
盘可以说是硬件里面比较简单的构造了，同时也是最重要的。下面我们从盘谈起，聊聊它的物理构造
盘硬件
盘会有很多种类型。其中最简单的构造就是磁盘(magnetic hard disks)， 也被称为 hard disk,HDD等。磁盘通常与安装在磁臂上的磁头配对，磁头可将数据读取或者将数据写入磁盘，因此磁盘的读写速度都同样快。在磁盘中，数据是随机访问的，这也就说明可以通过任意的顺序来存储和检索单个数据块，所以你可以在任意位置放置磁盘来让磁头读取，磁盘是一种非易失性的设备，即使断电也能永久保留。
在计算机发展早期一般是用光盘来存储数据的，然而随着固态硬盘的流行，固态硬盘不包含运动部件的特点，成为现在计算机的首选存储方式。
磁盘
为了组织和检索数据，会将磁盘组织成特定的结构，这些特定的结构就是磁道、扇区和柱
面
每一个磁盘都是由无数个同心圆组成，这些同心圆就好像树的年轮一样
“部分树的年轮照片都要付费下载了，不敢直接白嫖，阔怕阔怕。
磁盘被组织成柱面形式，每个盘用轴相连，每一个柱面包含若干磁道，每个磁道由若干扇区组成。软盘上大约每个磁道有 8 - 32 个扇区，硬盘上每条磁道上扇区的数量可达几百个，磁头大约是 1 - 16 个。
对于磁盘驱动程序来说，一个非常重要的特性就是控制器是否能够同时控制两个或者多个驱动器进行磁道寻址，这就是重叠寻道(overlapped seek)。对于控制器来说，它能够控制一个磁盘驱动程序完成寻道操作，同时让其他驱动程序等待寻道结束。控制器也可以在一个驱动程序上进行读写操作，与此同时让另外的驱动器进行寻道操作，但是软盘控制器不能在两个驱动器上进行读写操作。
RAID
RAID 称为 磁盘冗余阵列，简称 磁盘阵列。利用虚拟化技术把多个硬盘结合在一起，成为一个或多个磁盘阵列组，目的是提升性能或数据冗余。
RAID 有不同的级别
- RAID 0 - 无容错的条带化磁盘阵列
- RAID 1 - 镜像和双工
- RAID 2 - 内存式纠错码
- RAID 3 - 比特交错奇偶校验
- RAID 4 - 块交错奇偶校验
- RAID 5 - 块交错分布式奇偶校验
- RAID 6 - P + Q冗余
磁盘格式化
磁盘由一堆铝的、合金或玻璃的盘片组成，磁盘刚被创建出来后，没有任何信息。磁盘在使用前必须经过低级格式化(low-levvel format)，下面是一个扇区的格式
前导码相当于是标示扇区的开始位置，通常以位模式开始，前导码还包括柱面号、扇区号等一些其他信息。紧随前导码后面的是数据区，数据部分的大小由低级格式化程序来确定。大部分磁盘使用 512 字节的扇区。数据区后面是 ECC，ECC 的全称是 error correction code ，数据纠错码，它与普通的错误检测不同，ECC 还可以用于恢复读错误。ECC 阶段的大小由不同的磁盘制造商实现。ECC 大小的设计标准取决于设计者愿意牺牲多少磁盘空间来提高可靠性，以及程序可以处理的 ECC 的复杂程度。通常情况下 ECC 是 16 位，除此之外，硬盘一般具有一定数量的备用扇区，用于替换制造缺陷的扇区。
低级格式化后的每个 0 扇区的位置都和前一个磁道存在偏移，如下图所示
这种方式又被称为 柱面斜进(cylinder skew)，之所以采用这种方式是为了提高程序的运行性能。可以这样想，磁盘在转动的过程中会经由磁头来读取扇区信息，在读取内侧一圈扇区数据后，磁头会进行向外侧磁道的寻址操作，寻址操作的同时磁盘在继续转动，如果不采用这种方式，可能刚好磁头寻址到外侧，0 号扇区已经转过了磁头，所以需要旋转一圈才能等到它继续读取，通过柱面斜进的方式可以消除这一问题。
柱面斜进量取决于驱动器的几何规格。柱面斜进量就是两个相邻同心圆 0 号扇区的差异量。如下图所示
这里需要注意一点，不只有柱面存在斜进，磁头也会存在斜进(head skew)，但是磁头斜进比较小。
磁盘格式化会减少磁盘容量，减少的磁盘容量都会由前导码、扇区间间隙和 ECC 的大小以及保留的备用扇区数量。
在磁盘使用前，还需要经过最后一道工序，那就是对每个分区分别执行一次高级格式化(high-level format)，这一操作要设置一个引导块、空闲存储管理（采用位图或者是空闲列表）、根目录和空文件系统。这一步操作会把码放在分区表项中，告诉分区使用的是哪种文件系统，因为许多操作系统支持多个兼容的文件系统。在这一步之后，系统就可以进行引导过程。
当电源通电后，BIOS 首先运行，它会读取主引导记录并跳转到主引导记录中。然后引导程序会检查以了解哪个分区是处于活动的。然后，它从该分区读取启动扇区(boot sector)并运行它。启动扇区包含一个小程序来加载一个更大一点的引导器来搜索文件系统以找到系统内核(system kernel)，然后程序被转载进入内存并执行。
“这里说下什么是引导扇区：引导扇区是磁盘或者存储设备的保留扇区，其中包含用于完成计算机或磁盘引导过程所必要的数据或者代码。
引导扇区存储引导记录数据，这些数据用于在计算机启动时提供指令。有两种不同类型的引导扇区
- Master boot record 称为主引导扇区
- Volume boot record 卷启动记录
对于分区磁盘，引导扇区由主引导记录组成；
非分区磁盘由卷启动记录组成。
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