初识Linux · 预备文件系统

前言：

看看物理磁盘

了解磁盘的存储结构

对磁盘进行逻辑抽象

前言：

我们在上文探讨的问题都是基于文件是被打开的情况，那么对于文件没有被打开的情况，我们是没有探讨过的，而本文作为文件系统的预备知识，着重介绍的硬件，对，没错，是硬件部分，介绍的是磁盘方面的知识。

有人会好奇，我们学习文件系统和硬件内容有什么关系呢？一个是OS层面的，一个是外设层面的。 ->在冯诺依曼结构体中，cpu可是不能直接和外设打交道的，要借助OS，所以我们有必要学习磁盘，借助于磁盘的学习，我们对文件系统理解会更加容易一点。

本文通过三个部分介绍磁盘，1 看看物理磁盘 2 了解磁盘的存储结构 3 对磁盘进行逻辑抽象

那么，就进入今日的主题吧！

看看物理磁盘

我们通过几个几个实际图片看看：

磁盘用于存储信息的都是那个光滑的平面存储信息的，而存储信息的时候，光盘上的磁头会左右摇摆（记住要考）用于存储信息，其中那个盘叫做盘片，那么磁盘高速旋转和磁头左右摇摆都是通过的马达，也就是磁盘中间的圆柱体类似的东西。这是对磁盘最基础的认识。

那么磁盘的作用是什么呢？

图中的房间是机房，而里面的机柜，也就是像柜子一样的东西，里面都是存储的磁盘：

而磁盘作为存储信息的机械外设，不同于光盘这种存储信息的，它具有两面都是光滑的，每个面都是可存储信息，可是我们明明知道计算机只认识0 1，磁盘难道可以写入0 1吗？

这里我们的认识不能太死板了，因为0 1无非就是两种状态，如果规定都是我们自己认为的规定，比如我们可以规定0是南极，1是北极，对于磁体来说，我们就可以这样规定。

而磁盘，就是由无数无数个小磁铁构成的，所以里面是否存在了0 1呢？当然是存储了的。

信息存储方面我们就知道了磁盘可以做到。

这里插个题外话，对于机房来说，因为用到了大量的磁盘，机柜，并且信息量极高，信息量极高的情况下是因为磁盘高速运转，所以势必会产生很多热量，那么如果不散热就会导致热量堆积，让温度升高，从而导致磁盘退磁，退磁的后果可是十分严重的，这导致了信息的丢失。而一般只有大型的公司具有自主机房的能力，比如阿里，腾讯，字节跳动等，因为一个机房的造价是非常非常高的。

甚至为了散热，某个公司将机房建在了西湖里面，保证了散热的进行，但是确实，，，造价太昂贵了，包括后期的维护成本也是非常高的。

磁盘分为民用级别的磁盘，企业级的磁盘。

这里我们得出来的结论是：磁盘可以进行数据存储，并且满足了计算机0 1的需求，但是需要散热等。

所以计算机的0 1只是物理的不同表现，而不是特定的。

了解磁盘的存储结构

由前文我们知道磁盘本质上是一个机械外设，那么既然是外设，导致的结果肯定就是慢，但是存储的信息量非常大，所以和我们平常使用的SSD固态硬盘来说，造价相对来说是非常便宜的。

这也是它性价比高的原因之一。

而从上文的图片来看，我们知道了磁盘的可以叠螺子，也就是如上图。每个光面都有一个磁头，用来存取数据等。

对于SSD来说，我们对硬盘分区，磁盘也是，不过磁盘是将这个圆盘分为不同的扇区，而磁盘读取的基本单位是扇区，每次是512字节。中间的一圈叫做磁道，磁道里面有扇区。

但是磁盘将数据发送到内存的方式是，比如需要一个字节，磁盘会将这个扇区的512字节全部发送过去，管它要不要的。

这时候有人问了，不同扇区的大小不一样，难道都是一样的大小吗？这是因为靠近中心的扇区的bit位比较集中，远离的就没有那么集中了。

那么问题来了，我们如何找到磁盘中存储的数据呢？

你想，磁头是用来写数据的，那么在哪个面我们可以通过磁头找到，同时需要找到对应的柱面，也就是磁道，磁道找到了，我们就需要找到对应的扇区，找到了之后，我们也就找到了对应的数据，其中，磁道，扇区，磁头的英文组成的名字是CHS定址法，因为磁道的英文是Cylinder，磁头的英文是Head，扇区的英文是：sector。这个CHS定址法对于后面数据的查找十分重要，尤其是磁盘的逻辑抽象部分。

到现在，我们甚至可以将文件存储的问题，变成文件在磁盘中占有几个扇区的问题！