一、硬盘的物理结构
一块硬盘在物理上被划分为：
盘片
1个硬盘有多个盘片，1个盘片有2个面，称之为盘面，盘片被固定在主轴上。
盘片最里面靠近主轴处（磁头靠近主轴接触的表面），即线速度最小的地方，是一个特殊的空白区域，它不存放任何数据，称为启停区或着陆区。硬盘不工作时，磁头就悬停在这里。
主轴
主轴被固定在硬盘底部的马达上，相当于发动机，马达高速转动，带动主轴转动，主轴带着盘片转动。
磁头
读写数据的关键部件，被固定在传动手臂上，磁头有自己的编号，从0开始编号，读写数据时，盘片高速转动，0号磁头写完数据，1号磁头接着写，2号磁头接着写…… 依次进行，直到这个柱面被存满，这样保证文件连续存储在一个柱面上，再向内移动传动手臂，开始写下一个柱面，依次进行，读数据时也跟写数据类似。
从正上方向下看，所有磁头任何时候都是重叠的（不过目前已经有多磁头独立技术，可不受此限制）
磁头被传动手臂带动，沿盘片的半径方向运动（实际是斜切向运动）
传动手臂
一个传动手臂上，有上下2个磁头，这样可以同时读写2个盘面，运动方向是径向运动，即沿盘片的半径方向运动（从外圆垂直往内圆运动）
存取装置
二、硬盘的逻辑结构
一块硬盘在逻辑上被划分为：
磁道
一块新硬盘上，啥也没有，磁道、扇区都没有，格式化的工作，就是将盘面划分成N个磁道和扇区。
一个圆（圈）就是一个磁道，硬盘存放数据就是从最外面的圆开始的，最外面的圆也称为0磁道，即半径最大的那个圆，0磁道很重要，如果坏了，硬盘基本上就报废了。
硬盘会有一个专门定位0磁道的装置，它是用来完成硬盘的初始定位的。
柱面
柱面是分区的最小单位。
因为硬盘有多个盘片，都是绝对平行被固定在主轴上的，从第1个盘片的某1个磁道垂直下去，与所有盘片上的这个同心圆形成一个面，称之为柱面，即一个圆柱桶的形状。
数据的读/写按柱面进行，而不按盘面进行。也就是说，一个磁道写满数据后，就在同一柱面的下一个盘面来写，一个柱面写满后，才移到下一个扇区开始写数据。读数据也按照这种方式进行，这样就提高了硬盘的读/写效率。
扇区
扇区是最小的物理存储单位，每个扇区512Byte。
三、硬盘读写数据时的顺序
从盘面的上到下，然后从外磁道到内磁道，数据的读/写按柱面进行，而不按盘面进行。
一次访盘请求（读/写）完成过程由三个动作组成：
1）寻道（时间）：先将磁头移动定位到指定磁道
2）旋转延迟（时间）：等待指定扇区从磁头下旋转经过
3）数据传输（时间）：数据在磁盘与内存之间的实际传输
因此在磁盘上读取扇区数据（一块数据）所需要的时间为：
1 | Ti/o = tseek + tla + n * twm |
其中：
tseek 为寻道时间
tla为旋转时间
twm 为传输时间
四、硬盘容量计算
整个硬盘体积换算公式是：
磁面个数 * 扇区个数 * 每个扇区的大小512 * 柱面个数 = 硬盘体积 （单位bytes)
1 | [root@localhost ~]# fdisk -l |
五、磁盘阵列
磁盘阵列是由很多块独立的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组。
独立磁盘冗余阵列（RAID，redundant array of independent disks）是把相同的数据存储在多个硬盘的不同的地方（因此，冗余地）的方法。通过把数据放在多个硬盘上，输入输出操作能以平衡的方式交叠，改良性能。因为多个硬盘增加了平均故障间隔时间（MTBF），储存冗余数据也增加了容错。
RAID技术主要有以下三个基本功能：
(1)通过对磁盘上的数据进行条带化，实现对数据成块存取，减少磁盘的机械寻道时间，提高了数据存取速度。
(2)通过对一个阵列中的几块磁盘同时读取，减少了磁盘的机械寻道时间，提高数据存取速度。
(3)通过镜像或者存储奇偶校验信息的方式，实现了对数据的冗余保护。
优点
1）提高传输速率。
2）通过数据校验提供容错功能。
缺点
RAID0没有冗余功能，如果一个磁盘（物理）损坏，则所有的数据都无法使用。
RAID1磁盘的利用率最高只能达到50%(使用两块盘的情况下)，是所有RAID级别中最低的。
RAID0+1以理解为是RAID 0和RAID 1的折中方案。RAID 0+1可以为系统提供数据安全保障，但保障程度要比 Mirror低而磁盘空间利用率要比Mirror高。