扇区、块和簇：硬盘存储中的基本概念

扇区、块和簇：硬盘存储中的基本概念

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/william_munch/article/details/84347788

在计算机存储系统中，扇区（sector）、块（block）和簇（cluster）是三个重要的概念。它们分别代表了不同层次的数据组织方式，从硬盘的物理结构到操作系统层面的数据管理。本文将详细解释这三个概念及其相互关系。

1. 硬盘的物理结构

硬盘的基本物理结构由磁头、扇区和柱面组成。使用fdisk -l命令可以查看硬盘的详细信息：

Disk /dev/cciss/c0d0: 146.7 GB, 146778685440 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 17844 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes

其中，heads、sectors和cylinders分别表示磁头数、每磁道扇区数和柱面数。每个扇区的标准大小为512字节（现代硬盘可能采用4K扇区）。

硬盘的容量计算公式为：

容量 = heads * sectors * cylinders * 512
     = 255 * 63 * 17844 * 512
     = 146771896320 bytes
     = 146.7 GB

需要注意的是，硬盘的最小存储单位是扇区，而block和cluster是操作系统层面的概念，硬盘本身并不具备这些概念。

磁头和柱面的关系如下图所示：

2. 块和簇

由于扇区的空间较小且数量众多，在寻址时较为困难。因此，操作系统将多个扇区组合成更大的单位，以便更高效地进行数据管理。在Windows系统中，FAT、FAT32和NTFS文件系统将这些组合称为簇（cluster）；而在Linux系统中，如Ext4等文件系统则称为块（block）。每个簇或块可以包含2、4、8、16、32、64等2的幂次方个扇区。

3. 总结

• 磁盘读写的基本单位是扇区。
• 操作系统通过块和簇作为单位进行数据读取等操作。
• 文件系统作为操作系统的一部分，其操作文件的最小单位是块和簇。
• 磁盘控制器除了负责数据读取和磁头控制外，还负责映射扇区和磁盘块的关系。
• 扇区属于物理层概念，块和簇属于逻辑层概念，磁盘控制器则用于映射这两层之间的关系。