数据在磁盘中的存储

数据在磁盘中的存储

数据存储在磁盘上的抽象

数据存储在磁盘上，物理层面上是在每一个存储单元中，有类似2维的一个一个空间，每一个空间存储1bit或者1byte的数据。

当存储数据的时候都需要知道每一段数据的头地址由此进行读写

这样并不方便管理，所以将整个存储空间划分为更大的单位空间，以block的方式进行管理，在这个文件系统中，除了要维护对应的数据，还需要存储类似于目录一样的元数据块。

以上是最基本的一种抽象，block是常常的技巧，但是依旧会有很多事情需要考虑

• block的大小是固定的吗？大小是多少，如果大小是固定的，如果有很多小文件，那么会有内存碎片等等

• 文件是有读写的，一个文件的大小可能是不断增长的，当文件超过的他的block空间，他是如何递增空间的？(guess: 文件分配的block不一定是顺序的)

磁盘的存储

首先是磁盘，磁盘就是在上面电镀了很多的磁粒，每一个磁粒都有磁性，NS级，磁头就是通过NS级转换成为01电信号

然后是盘面，盘面由磁道和扇区组成，一般0磁道的0扇区就是引导扇区，不存储用户数据，而扇区的编号一般并不是如图一样是sequential的，而是一般隔一个扇区加一的原因，因为磁盘转到首先是有惯性的，而且磁头将一个扇区的磁信号转换成为电信号是需要时间的，因此中间隔一个扇区可以说有一定的时间让其进行转换。 扇区是磁盘的最小读写单元。

最后是柱面，在这里其实有两个寻址方法：

• 3D寻址方法：他是之前的做法，让每一个磁道都有相同的扇区，为了达到这个目的，在内部的磁道中的扇区的存储密度是更大的，这样因为每一个磁道有相同扇区就可以快速定位到xx磁头，xx磁道，xx扇区这种

• 线性寻址：这是新的设计方法，每一个磁道中的扇区数量不相同，但保证存储密度相同，这样的寻找方法是从外磁道依次到内磁道，以扇区为单位进行线性寻址

文件系统的设计

文件在磁盘上的存储一定都是扇区的整数倍，就算是一字节的文件也要占用一整个扇区的大小

考虑兼容性,因为不同的硬件它的扇区的大小是不同的，因此为了兼容，文件系统提出了一个最小读写逻辑单元块或者簇，扇区是磁盘的最小读写物理单元.

• 一个块的大小等于扇区的2,4,8等等倍

• 一个文件占用的空间体积是块的整数倍

• 块越小，磁盘空间利用率越高，但存储效率会降低

  • 块越小，管理的块越多，元数据占用比例越高

  • 现代磁盘一次 I/O 读取通常以块为单位

在文件系统中，设定好了block之后，在底层会有文件系统映射层将block转换为对应扇区，这里就是的block变成了一个抽象统一的标准，而真正对扇区的映射就交给了映射层