Linux管理文件系统(1)：了解机械硬盘和硬盘容量计算

了解机械硬盘

机械硬盘由多块盘片组成，它们都绕着主轴旋转。每块盘片上下方都有读写磁头悬浮在盘片上下方，它们与盘片的距离极小。在每次读写数据时盘片旋转，读写磁头被磁臂控制着不断的移动来读取其中的数据。

所有的盘片都是同时同步转动，所有的磁头也是同步移动。

磁盘在物理上划分了扇区、磁道和柱面。如果划分了分区，则分区是逻辑上柱面的分隔边界。

读写磁头在停止状态下，在盘片旋转时磁头扫过的一圈轨迹称为磁道，所有的磁道都是同心圆。从盘片外圈开始向内数，磁道号从0开始逐数增加。

每个磁道以512字节等分为多个弧段，每个弧段就是一个扇区。但是需要说明的是，扇区的大小并非一定是512字节。所以外圈磁道的扇区数较多，内圈磁道的扇区数较少，有些硬盘参数上写的磁道扇区数通常用一个范围来标识，如373-768表示最外圈磁道有768个扇区，最内圈有373个扇区，这就可以计算出每个磁道的字节数。

扇区上记录了物理数据、扇区号、磁头号(或者盘片号)及磁道号。

旧式磁盘的结构不分区(without zones)，每个磁道扇区数相同，但是每个扇区仍然是512字节，也就是说磁性材料记录的0和1的数量是相同的。这种结构的缺点是外圈磁道的面积大，存储的数据分布宽松，内圈磁道面积小，存储的数据分布密集，这样就导致盘片外圈面积浪费。

新式磁盘结构进行了分区，将每个磁道等面积划分512字节的空间作为一个扇区，所以不同磁道扇区数不同。

现在的磁盘都是新式扇区划分结构。

将所有盘片相同磁道数的磁道划分为柱面。和磁道号的标记方式一样，从外向内从0开始逐数增加。

之所以划分柱面，是因为所有磁盘同步旋转，所有磁头同步移动，所有的磁头在任意一个时刻总是会出在同一个磁道同一个扇区上。读写数据时，任意一段数据总是按柱面来读写的。所以盘片数越多，读写所扫的扇区数就越少，所需的时间相对就越少，性能就越好。

向磁盘写数据是从外圈柱面向内圈柱面写的，只有写完一个柱面才写下一个柱面。

了解磁盘和分区的容量计算

虽然现在的磁盘都是新式结构(每磁道扇区数不同)，但是在磁盘信息上还是根据旧式结构来计算的，也就是说每个磁道扇区数相同，【扇区/磁道】的值说明每个磁道上有多少个扇区，也可以将其认为是新式结构下的平均值。

磁盘相关英文：

disk	磁盘
heads	磁头。Linux系统中查看到的heads一般包括很多虚拟磁头，实际的物理磁盘的一块盘片上下两面一面一磁头，即2个磁头。
sectors	扇区。一磁道上划分多个扇形区域，一般默认一扇区512字节。
track	磁道。盘片上一圈算一磁道。
cylinders	柱面。所有盘片的同一半径的磁道组成一柱面。柱面数=盘片数*盘片上的磁道数。
units	单元块。大小等于一个柱面大小。

磁盘或分区大小计算方法：

1 2	磁盘大小=units×柱面数(cylinders) 磁盘大小=磁头数(heads)×每磁道上的扇区数(sectors)×512×柱面数(cylinders)

例如：查看/dev/sda3。

[root@xuexi tmp]# fdisk -l /dev/sda3
Disk /dev/sda3: 19.1 GB, 19116589056 bytes         # 总大小19G
255 heads, 63 sectors/track, 2324 cylinders        # 磁头255 柱面2324  每磁道扇区数63(这是平均数)
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes   # 单元块大小
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000

计算方式：

1 2	Units=255×63×512=16065×512=8225280 磁盘大小=255632324*512=19115550720= 19.11555072GB，不用1024算，用1000算。