Linux磁盘管理之磁盘原理磁盘介绍功能：用于存储数据（以二进制方式管理数据）盘片旋转，转到磁头底部Read/Writehead：负责读写数据磁头臂：驱动磁头，将磁头移动到指定位置控制电路：控制硬盘的速度，磁头臂的运动等机械磁盘的属性磁道：盘片围绕主轴周围同心圆环，从外到内从0开始编号，累加扇区：划分磁道的较小单位，最小的磁盘中存储数据的存储单元，一般大小为512k，也有更大的扇区4KCylinder：在同一个磁盘中，由所有磁盘上位置编号相同的磁道组成一个柱面。机械盘的工作方式。主轴带动磁盘做圆周运动，磁头臂带动磁头直径移动。机械硬盘的通用总线协议/磁盘类型SCSI协议SCSI（SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口）最初是为小型机开发的接口技术，用于主机与外部设备（最多可连接16台设备）的连接connected)SCSI协议是主机和存储磁盘之间的通信基本协议DAS使用SCSI协议互连主机服务器和存储设备EvolutionofParallelSCSI(1981)最初由ShugartAssociates开发，名称为SASIANSI的NCR将其识别为行业标准SCSI的版本SCSI-1定义了电缆长度、信号特性、命令和传输模式使用8位窄总线，最大传输速率为5MB/sSCSI-2定义了通用命令集（CommonCommandSet，简称toasCCS)以提高性能、可靠性和一些新功能SCSI-最新版本的3SCSI由多个相关标准组成，不再是一个大文件。SCSI-3架构SCSI命令协议（应用层）是各类设备通用的主要命令，传输层协议，设备间互连和信息共享的标准规则，scsi-3，fc等物理层互连接口详解：如作为电信号传输方式和数据传输方式SCSI协议模型主机与存储盘之间的通信由发起方发起，由目标方接收和处理SCSI协议寻址总线号：区分不同的SCSI总线设备ID：区分不同的设备逻辑unitnumbersontheSCSIbus:Distinguishingsub-devicesinSCSIdevicesATA和SATA高级技术附件（AdvancedTechnologyAttachment）是1990年代的台式电脑标准，使用可编程IO技术，速度和智能都比不上SATA(SerialAdvancedTechnologyAttachment)是ATA技术的升级版。曾经是台式机ATA接口硬盘的主要替代技术。由于其容量大、价格低廉，被广泛应用于企业级服务器和存储系统。现在它更聪明了。NL-SAS接口的硬盘取代了SerialAttachedSCSI（串行SCSI协议）。在企业级存储系统中，SAS（SerialAttachedSCSI）接口已经取代了并行连接的SCSI和SATA接口。采用点对点连接方式高带宽（300M/s、600M/s）高效率支持热插拔I/O（Input/Ouput）操作单一IO操作系统内核发出读IO命令，当控制器控制磁盘的控制器收到这条指令，控制器向磁盘发送一条读取数据的指令，同时将要读取的数据块的地址传送到磁盘，然后硬盘读取数据并传送到磁盘。controller，controller返回给操作系统，完成一次IO操作。数据读取IO是随机存取（RandomAccess）和连续存取（SequentialAccess）：顺序IO模式（QueueMode）是由本次IO给出的扇区地址是否与最后的扇区地址明显不同来决定的lastIO/并发IO模式（BurstMode）：完整的IO操作由磁盘组一次可以执行的IO命令的数量决定。然后移动到要操作初始数据块的磁道顶部。这个过程就是一次寻道，消耗的时间就是寻道时间。磁头等待，直到磁盘旋转到初始数据块所在扇区的顶部，然后才能读取数据。取，这个过程叫做轮转时间，然后读取相应的数据，直到这个IO操作的所有数据都完成。这个过程所花费的时间称为数据传输时间seektime和wholeseektime：磁头跨越整个磁盘宽度所花费的时间（着陆区-->最外层磁道0）平均寻道时间：一般为1/3ofthefullseektimeInter-trackseektime：磁头在相邻轨道之间旋转所花费的时间延迟取决于主轴的旋转速度。平均旋转延迟：整个旋转时间的一半。5400转磁盘平均旋转延迟：5.5ms15000转磁盘平均旋转延迟：2.0ms数据传输延迟数据传输延迟取决于数据传输速度，即单位时间内传输的数据量内部传输速度：数据传输的速度从磁盘扇区传输到硬盘内部缓存外部传输速度：IOPSIOPS接口的标称速度是IO系统每秒执行的IO操作数。是衡量系统IO能力的重要参数。对于单个磁盘，计算完成一个IO所需要的时间来计算它的IOPSIOTime=seekTracktime+60s/speed/2+IOChunkSize/transmissionspeedIOPS=1/IOTime=1/(seektime+60s/speed/2+IOChunkSize/传输速度)单个IO大小寻道时间(ms)旋转延迟(ms)c传输延迟(ms)IO服务时间(ms)IOPS4K524K/40MB=0.17.11408K528K/40MB=0.27.213916K5216K/40MB=0.47.413532K5232K/40MB=0.87.8128IO耗时越少，对应的IOPS越大。吞吐量（Throughput）带宽是指磁盘实际使用时从磁盘系统总线流出的数据量，也称为磁盘的实际传输速率。带宽=IOPS*IO大小利用率和响应时间固态硬盘价格逐渐降低，容量越来越大，因此固态硬盘（SSD）越来越受欢迎基于使用频率SSD，其使用寿命有限。SSD的3种主要类型SLC（SingleLevelCell）：单层存储单元MLC（MultiLevelCell）：多层存储单元TLC（TripleLevelCell）：三层存储单元SLC-MLC-TLC在SLC中，每个存储单元（cell）只存储1位数据：0或1在MLC中，每个存储单元（cell）可以存储2位数据：00,01,10,11在TLC中，每个存储单元（cell）可以存储3bit数据：000,001,010,011,100,101,110,111固态硬盘的磨损对SSD盘的可靠性影响最大。即单元格可以被擦除的次数。企业级SCL、MLC、TLC在耐磨性上的区别是很明显的。类型|产能|擦除次数|每单位容量的价格SLC|小|大约100,000|高级eMLC（企业级）|介质|大约30,000|中型cMLC（消费者）|介质|5000~10,000|低薄层色谱|大|500~1,000|极低的SSD结构，无高速旋转部件，高性能，低功耗，多通道并发，通道内Flash颗粒复用时支持TCQ/NCQ，一次响应多个IO请求，响应时间低于0.1msSDD性能优势响应时间短机械硬盘的机械特性导致大部分时间浪费在寻道和机械延迟上，严重制约了数据传输效率。不停的移动导致读写效率低下，而SSD通过内部控制器计算出数据的存储位置，直接进行访问操作，效率高。SSD功耗优势
