硬盘地址编码-LBA与PBA

参考资料：
    http://blog.chinaunix.net/uid-24203478-id-3409427.html
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LBA：
    
    LBA（Logical Block Address）即 逻辑区块地址， 是描述电脑存储设备上数据所在区块的通用机制，一般用在像硬盘这样的辅助记忆设备。LBA可以意指某个数据区块的地址或是某个地址所指向的数据区块。LBA是非常单纯的一种寻址模式﹔从0开始编号来定位区块，第一区块LBA=0，第二区块LBA=1，依此类推。这种寻址模式抽象了存储设备硬件构造的方式， 为块设备提供了统一的寻址方式。
    一个区块的大小通常是512，1024， 2048， 4096Byte。

PBA：
    
    PBA（Physics Block Address）物理区块地址， 根据存储设备的硬件特点，来制定地址规则， 不同的物理存储设备，物理地址的编码是不同的，典型的如磁盘设备的CHS物理寻址模式，和ssd盘的Chip+Block+page的寻址模式

机械盘地址（CHS）：
    CHS(cylinders-heads-sectors，磁柱-磁头-扇区)寻址模式，区块必须以硬盘上某个磁柱、磁头、扇区的硬件位置所合成的地址来指定。CHS模式对硬盘以外的设备（如ssd盘）来说没什么作用。 CHS地址和LBA可以方便的进行转换：

CHS地址可用以下公式转成LBA,

#lba=(#c*H+#h)*S+#s-1

其中,

• #c、#h、#s分别是磁柱、磁头、扇区的编号
• #lba是逻辑区块编号
• H=heads per cylinder，每个磁柱的磁头数
• S=sectors per track，每磁道的扇区数

LBA可用以下公式对应到CHS:

• #c=#lba/(S*H)
• #h=(#lba/S)%H
• #s=(#lba%S)+1

其中,

• / 是整数除法
• % 是取整数除法中的余数
• 请注意，当今的磁盘使用ZBR(Zone Bit Recording, 等密度记录)方式，实际的每轨扇区数得根据它是哪一轨。不过磁盘还是会提供这个参数来符合公式，内部再自动调整。

其它公式:

• #lba/S=q 余 r
• #s=1+r
• q/H=#c 余 #h

例如:

• CHS总数=[600, 10, 84]，求#lba=1234所对应的CHS编号:
• 1234/84=14 余 58
• #s=1+58=59
• 14/10=1 余 4
• #c=1
• #h=4
• #chs=(1, 4, 59)

                验算: (1*10+4)*84+59-1=14*84+58=1234[2]

SSD地址（Chip + Block + Page）：
    在HDD上，由于HDD的数据可以直接覆盖，所以LBA和PBA的关系是1:1对应，不会变更，即LBA=PBA。但在SSD上，这种关系 就变得复杂了，原因是SSD使用的存储介质NAND闪存有需要先擦除才能再写入，和读写以页为单位，擦除以块（多个页组成）为单位的特性，导致LBA和 PBA的关系不再是固定不变的。因此SSD就需要一层叫做FTL的东西来作转换，以配合现有的文件系统。
    
（闪存页大小一般为4KB或8KB，块一般有128至256页，详情请参考具体闪存颗粒数据手册）

    由于NAND闪存的特性，SSD的主控制器是使用LBA和PBA的映射表来管理闪存的。当有需更新的数据要写入时，主控会把新数据写入到空 白的闪存空间（已擦除状态的）内，然后更新映射表数据，把LBA指向新的PBA。原来的PBA就成了无效数据，这个PBA若要再次写入数据就需先进行擦除 的操作。但这里会产生一个问题，闪存颗粒的寿命是按Program/Erase（编程/擦除，由于闪存不能覆盖，写入前必须擦除，所以习惯叫编程，不过为 方便大家阅读，后面我们依然叫写入）次数计算的，MLC（多阶存储单元闪存）的寿命一般在1000-10000次，SLC（单阶存储单元闪存）则在10万 次左右。（详情请参考具体闪存颗粒数据手册）。