Linux 磁盘管理

硬盘物理结构

　　以下三张图片都是磁盘的实物图，一个磁盘是由多块堆放的瓷片组成的，所以磁头的结构也是堆叠的，他要对每一块瓷片进行读取，磁头是可以在不同磁道（在瓷片的表现为不同直径的同心圆，磁道间是有间隔的）之间移动的，来完成不同磁道之间的数据读取，同一磁道不同扇区的数据通过马达带动扇区的转动来读取。

磁道扇区和柱面

磁道（Track）：

每个盘面被划分成许多同心圆，这些同心圆轨迹叫做磁道；磁道从外向内从0开始顺序编号。

扇区（Sector）:

将一个盘面划分为若干内角相同的扇形，这样盘面上的每个磁道就被分为若干段圆弧，每段圆弧叫做一个扇区。每个扇区中的数据作为一个单元同时读出或写入。硬盘的第一个扇区，叫做引导扇区。

在老式硬盘中，尽管磁道周长不同，但每个磁道上的扇区数是相等的，越往圆心扇区弧段越短，但其存储密度越高。不过这种方式显然比较浪费空间，因此现代硬盘则改为等密度结构，这意味着外围磁道上的扇区数量要大于内圈的磁道，寻址方式也改为以扇区为单位的线性寻址。为了兼容老式的 3D 寻址方式，现代硬盘控制器中都有一个地址翻译器将 3D 寻址参数翻译为线性参数。

为了对扇区进行查找和管理，需要对扇区进行编号，扇区的编号从0磁道开始，起始扇区为1扇区，其后为2扇区、3扇区……，0磁道的扇区编号结束后，1磁道的起始扇区累计编号，直到最后一个磁道的最后一个扇区（n扇区）。例如，某个硬盘有1024个磁道，每个磁道划分为63个扇区，则0磁道的扇区号为1~63，1磁道的起始扇区号为64最后一个磁道的最后一个扇区号为64512。硬盘在进行扇区编号时与软盘有一些区别，在软盘的一个磁道中，扇区号一次编排，即1、2、3……n扇区。由于硬盘的转速较高，磁头在完成某个扇区数据的读写后，必须将数据传输到微机，这需要一个时间，但是这时硬盘在继续高速旋转，当数据传输完成后，磁头读写第二个扇区时，磁盘已经旋转到了另外一个扇区。因此在早期硬盘中，扇区号是按照某个间隔系数跳跃编排的。

柱面（Cylinder）：

所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱，称作柱面。数据的读/写按柱面从外向内进行，而不是按盘面进行。定位时，首先确定柱面，再确定盘面，然后确定扇区。之后所有磁头一起定位到指定柱面，再旋转盘面使指定扇区位于磁头之下。写数据时，当前柱面的当前磁道写满后，开始在当前柱面的下一个磁道写入，只有当前柱面全部写满后，才将磁头移动到下一个柱面。在对硬盘分区时，各个分区也是以柱面为单位划分的，即从什么柱面到什么柱面；不存在一个柱面同属于多个分区。

磁道与柱面都是表示不同半径的圆，在许多场合，磁道和柱面可以互换使用。