硬盤基本概念以及磁盤的順序讀寫與隨機(jī)讀寫

時(shí)間：2020-04-24作者：深圳道通存儲(chǔ)技術(shù)有限公司瀏覽：665

1.基本概念







(1)磁盤組合

盤片=2盤面

主軸

磁道

柱面

扇區(qū)

間隙

塊

(2)磁頭組合

磁頭臂

磁頭

磁頭組合




2.細(xì)節(jié)

(1)磁道、扇區(qū)、讀取速度的關(guān)系

一個(gè)盤面，從內(nèi)到外有很多磁道，同一個(gè)磁道被劃分為若干個(gè)扇區(qū)。

其中扇區(qū)之間有間隙隔開，間隙占磁道的10%空間。

同一個(gè)盤面上磁道上的數(shù)據(jù)密度相同，但是外側(cè)磁道長度大于內(nèi)側(cè)磁道。

每一個(gè)扇區(qū)上的數(shù)據(jù)量是相同的(例如512字節(jié))，所以外側(cè)磁道扇區(qū)數(shù)大于內(nèi)側(cè)磁道。

由于盤面各個(gè)磁道角速度相同，但是線速度不同，所以外側(cè)磁道理論上來說讀取速度快于內(nèi)側(cè)磁道。

當(dāng)然如果內(nèi)外側(cè)磁道采用不同密度，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外磁道讀取速度相同，但是有兩個(gè)缺點(diǎn)

①制造工藝較加復(fù)雜

②浪費(fèi)外側(cè)存儲(chǔ)空間

當(dāng)然為了實(shí)現(xiàn)特定的目的，需要內(nèi)外磁道一致的讀取速度，也有可能這樣做。

(2)磁道、磁頭、柱面

①磁頭并不會(huì)與磁道接觸，而是靠地很近，可以感應(yīng)盤面的磁方向，改變磁方向。

②同一磁盤的所有磁頭位于不同的盤面，但是相同的磁道，這些相同的磁道共同構(gòu)成一個(gè)曲面，稱為柱面。

(3)磁盤讀取時(shí)間

①尋道時(shí)間，表示磁頭在不同磁道之間移動(dòng)的時(shí)間。

②旋轉(zhuǎn)延遲，表示在磁道找到時(shí)，中軸帶動(dòng)盤面旋轉(zhuǎn)到合適的扇區(qū)開頭處。

③傳輸時(shí)間，表示盤面繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)際讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間。

7200轉(zhuǎn)/min，旋轉(zhuǎn)一周需要8.33ms

尋道約10ms

所以整個(gè)磁盤讀取時(shí)間在一個(gè)磁道上是10ms級(jí)的。




3.順序讀寫和隨機(jī)讀寫對(duì)于機(jī)械硬盤來說為什么性能差異巨大?

順序讀寫=讀取一個(gè)大文件

隨機(jī)讀寫=讀取多個(gè)小文件

順序讀寫比隨機(jī)讀寫快的原因

①順序讀寫，主要時(shí)間花費(fèi)在了傳輸時(shí)間，而這個(gè)時(shí)間兩種讀寫可以認(rèn)為是一樣的。

隨機(jī)讀寫，需要多次尋道和旋轉(zhuǎn)延遲。而這個(gè)時(shí)間可能是傳輸時(shí)間的許多倍。

②順序讀寫，磁盤會(huì)預(yù)讀，預(yù)讀即在讀取的起始地址連續(xù)讀取多個(gè)頁面

(現(xiàn)在不需要的頁面也讀取了，這樣以后用時(shí)就不用再讀取，當(dāng)一個(gè)頁面用到時(shí)，大多數(shù)情況下，它周圍的頁面也會(huì)被用到)

而隨機(jī)讀寫，因?yàn)閿?shù)據(jù)沒有在一起，將預(yù)讀浪費(fèi)掉了。

③另一個(gè)原因是文件系統(tǒng)的overhead。

讀寫一個(gè)文件之前，得一層層目錄找到這個(gè)文件，以及做一堆屬性、權(quán)限之類的檢查。

寫新文件時(shí)還要加上尋找磁盤可用空間的耗時(shí)。

對(duì)于小文件，這些時(shí)間消耗的占比就非常大了。


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