存储知识充电--硬盘

硬盘各种参数

rotational latency：旋转延迟 磁头旋转的时间延迟。转速越快，延迟越小。

seek time：寻道时间   磁头的径（半径）向移动时间。磁头机械臂只会在一条线（半径）上来回移动，磁头的移动速度越快，seek time则越短。这个参数基本上是固定的，不同档次的硬盘这个值也不同，相同级别的硬盘这个值差不多。如目前的服务器硬盘的seek time大概在4ms左右，普通的pc硬盘大概

除了以上两种延时，还有一个是磁头定位后传输数据的延时，但是这个延时非常小，比上面两种延时低一个数量级以上，故基本都被忽略了。

head：磁头  磁头只能顺序的读写扇区，并且只能是一次成批读写一个扇区的内容，而不能只读写其中的1/2或者是1/4扇区。如果一个文件大小为0.1KB，那么一个扇区（0.5KB）就只能存放这个文件的0.1KB，扇区剩下的0.4KB则不能再存放其他数据，浪费掉了。而如果你的文件系统的块（或者簇）大小为1KB,即两个扇区，那么硬盘只会将数据存放在块里的其中某个扇区上，该扇区剩下的0.4KB和另一个完整扇区（共0.9KB）都将浪费掉。所以磁盘规划其实很重要。

 

Track：盘片表面上以盘片中心为圆心，不同半径的同心圆称为磁道。

Sector：扇区 每个磁道被划分成相等的圆弧，每一段圆弧为一扇区，每磁道63个存储扇区（应该是偶数才对吧，不知道剩下的扇区干嘛去了），编号从1开始，到63，每扇区512Bytes. 一个扇区可以看作是线状的，没有宽（很窄很窄），只有长度，记录是顺序的，每个扇区可以记录4096个比特位，即可以存放512KB数据。

Cylinder: 柱面  硬盘中，不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。如果是单碟，那么柱面就是每个磁道的两面

其他还有磁录密度（magnetic density）、磁头入轨的精准度、碟片上的资料配置分布情形、以及碟机上的数位信号处理器、接口控制电路等也都会影响硬盘的性能表现。

 

硬盘机械臂移动视频

 

硬盘写数据时，都是从外圈的Track向里写。因为角速度相同的情况下，相同时间外圈的track能读取更多的数据（因为划过的弧更长。早期的硬盘每个磁道的的扇区数是相等的，而后期为了提高磁盘的利用率，每个磁道的扇区数不再相等，外圈周长较大，所以可以划分出更多的扇区数），即transfer rate（MB/s）更大，一般最外圈的transfer rate可以比最内圈的大1倍以上。

硬盘的容量计算公式为：
存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数

要点：（1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头
（2）盘片被划分为多个扇形区域即扇区
（3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道
（4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面
（5）公式： 存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数
（6）信息记录可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区

 

Cluster: 簇  一组扇区。因为扇区的单位太小，因此把它捆在一起，组成一个更大的单位更方便
进行灵活管理。簇的大小通常是可以变化的，是由操作系统在所谓“（高级）格式化”时规定的
，因此管理也更加灵活。簇的概念多为windows OS下用，一个簇的大小在格式化文件系统时指
定，是文件系统存储数据的最小单位（逻辑单位），而不是硬盘存储数据的最小单位，硬盘存储
的最小单位（物理单位）是扇区，这个要搞清楚。其实这个参数不再属于硬盘物理参数，而是属
于操作系统/文件系统级别的逻辑单位了。

这个簇的概念就好比Linux下的block，根据server上的应用特点调整好块大小，将有效提升磁盘
存储性能和磁盘空间利用率。如你的FTP服务器里存储的都是一些比较大的文件，那么可以将块或
簇大小设置大一些；而如果是存放大量小文件（假设平均大小为0.8KB）为主，那么块大小可以设
置得跟实际文件大小最接近的尺寸（如block size设置为1kB），像bbs server就是小文件为主。

Block：Linux下存储的最小逻辑单位，ext2/ext3/ext4目前有3种粒度（），1KB,2KB,4KB

（见man mkfs.ext3）,xfs则可以支持从0.5Kb到64kB。Block 的大小为 sector 的 2 的

非负次方倍数。Linux里有些概念里的block则不是文件系统里的那个block概念。如df

输出的1K-blocks和fdisk -l输出中的blocks，这里的blocks其实是1KB.还有vmstat

中的 io/bi bo 的单位也是块，这里block其实是sector，概念滥用，stupid！

另注：有些应用程序（如oracle）或者存储驱动（如硬件RAID）还有自己的存储单元，在调

整存储单元时先要弄清楚各自概念和工作原理。

 

内部数据传输率（Internal Transfer Rate）是指硬盘磁头与缓存之间的数据传输率，简单的说

就是硬盘将数据从盘片上读取出来，然后存储在缓存内的速度。内部传输率可以明确表现出

硬盘的读写 速度，它的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素，它是衡量硬盘性能

的真正标准。有效地提高硬盘的内部传输率才能对磁盘子系统的性能有最直接、最明显 的

提升。目前各硬盘生产厂家努力提高硬盘的内部传输率，除了改进信号处理技术、提高转速

以外，最主要的就是不断的提高单碟容量以提高线性密度。由于单碟容 量越大的硬盘线性

密度越高，磁头的寻道频率与移动距离可以相应的减少，从而减少了平均寻道时间，内部传

输速率也就提高了。虽然硬盘技术发展的很快，但内部 数据传输率还是在一个比较低（相

对）的层次上，内部数据传输率低已经成为硬盘性能的最大瓶颈。目前主流的家用级硬盘，

内部数据传输率基本还停留在60 MB/s左右，而且在连续工作时，这个数据会降到更低。

 

外部数据传输率(External Transfer Rate)，一般也称为突发数据传输或接口传输率。是指硬盘

缓存和电脑系统之间的数据传输率，也就是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出交给相

应的控制器的速率。ATA100中的100就代表着这块硬盘的外部数据传输率理论最大值是

100MB/s；ATA133则代表外部 数据传输率理论最大值是133MB/s； SCSI Ultra320是320MB/s；

目前的第一代SAS硬盘大概是3Gbps,跟SATA-II的速度相当，但以后的产品速度都将成倍地

增长； SATA-I是1.5Gbps,SATA-II是3Gbps。这些只是硬盘理论上最大的外部数据传输率，在

实际的日常工作中是无法达到这个数值的。

 

 

对于磁盘，一次磁头的连续读或写称为一次IO.

我们平常讲的I/O其实就是指磁头的读写。