目录
磁盘文件
引入
看待角度
磁盘
介绍
物理结构
俯视图
立体图
磁头
扇区
如何找到一个扇区 -- CHS寻址
如何读写
磁盘io消耗时间
抽象结构 -- 线性
引入
介绍 -- LBA寻址
分区
引入
介绍
磁盘文件
引入
文件类型
文件分为两种
被打开的文件(主要讨论与进程之间的联系)没有被打开的文件(存放在磁盘上)
我们这里来介绍磁盘级别的文件
看待角度
从单个文件角度 -- 文件具体存放在哪里,如何存储,大小是多少,属性有哪些从系统角度 -- 一共有多少个文件,内容和属性存放在哪里,如何快速找到指定的文件和对应的数据
为了了解磁盘文件,我们得先来认识磁盘是什么
磁盘
介绍
内存 -- 掉电易失存储介质
磁盘 -- 永久性存储介质
eg: ssd,u盘,flash卡,光盘,磁带磁盘属于冯诺依曼模型中的外设,是一种机械设备所以它io速度很慢
物理结构
俯视图
工作时,磁盘进行高速旋转(有不同的转速)磁头会沿着半径方向运动,进行寻址(数据其实就在磁盘上)
立体图
可以看到,磁盘并不是只有一片,它其实是多个磁盘叠放在一起的
磁头
磁头也并不是只有一个 -- 因为磁盘的两面都可以存放数据,所以一个磁盘对应两个磁头
磁头并不是紧挨着磁盘,他俩中间有一定的距离
因为两者都会旋转如果挨着,磁盘表面肯定会有一定程度的磨损,而数据也可能随之丢失
虽然他俩有距离,但其实距离很小
所以,一旦在磁盘工作过程中,电脑磕了碰了啥的,都可能会引起磁头和磁盘的接触,就可能磨损磁盘,数据就可能会丢失
扇区
扇区是磁盘存储数据的基本单位,一个扇区一般占512字节
由磁道和半径组成扇区
如何找到一个扇区 -- CHS寻址
因为存储数据的基本单位是扇区,那么我们进行读写的前提是找到扇区
CHS寻址方式的全称 -- (Cylinder-Head-Sector),也就是柱面-磁头-扇区
首先确定在哪一个柱面
每个柱面对应磁头的一个位置,柱面由多个半径相同的磁道组成然后移动磁头到对应的磁道上每条磁道都有编号,最外侧的编号为0
再确定数据在哪个盘面上(确定选择使用哪个磁头)
最后,根据扇区编号找到具体的扇区
如何读写
由于计算机只认识二进制,而数据都在盘面上
所以盘面上就存储了大量的二进制
类比到磁铁的正负极,盘面是通过磁性来区分0,1的
读取操作时，磁头感应磁性场盘面上的磁变化，并将其转换为对应的数据写入操作时，磁头改变磁场的极性，将数据写入磁性盘面
磁盘io消耗时间
抽象结构 -- 线性
引入
随着磁盘容量的增加和计算机系统的发展，CHS寻址方式面临容量限制、复杂性和效率等问题为了克服CHS寻址方式的限制，磁盘驱动器制造商引入了逻辑块寻址（LBA）方式LBA寻址方式将磁盘的物理位置抽象为一系列逻辑块，每个逻辑块都有唯一的逻辑块地址（LBA）
类比到磁带
它看似是圆形结构,实际上圆盘是由非常长的线性磁带环绕而成因此我们也可以将磁盘的盘片想象成线性的结构
介绍 -- LBA寻址
像上面那样抽象成线性结构,每一个扇区就变成了一个块状结构
如果平铺下来,是不是很像数组:
所以,访问扇区,只需要知道它所在的下标即可
这样的寻址方式就叫做LBA寻址
最终将LBA找到的扇区,转换为CHS上的物理结构即可
分区
引入
通过上面的抽象,我们对磁盘的操作,就变成了对数组的操作:
但是,磁盘通常容量很大,几百g甚至t,若将其看作一个整体,则太过于庞大
于是我们可以将它进行分区这些分区以统一的视角去看待,就可以将大的问题简单化
介绍
先将非常大容量的磁盘分区:
但是,这样分下来,每个区还是很大,不好管理
所以每个分区里面再进行分区:
不断分区...最终以块组为单位,组成磁盘
一个很大的磁盘 -> 多个分区 -> 很多个块组所以只要管理好块组,分区就管理好了,分区管理好了,磁盘也就管理好噜~
LBA为文件系统提供了一种更高层次的抽象
文件系统利用LBA 来管理存储空间,将文件和目录映射到这些逻辑块上