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存储是个很大的话题，而且讲起来比拟硬核，很多术语与知识点。咱们尽量每一部分都标注重点，以及类比了解。
存储是什么
存储的外围是硬盘中的磁片。（一个硬盘有很多块）
磁盘外面由多个铝合金资料做的碟片形成，用于存储数据。每个碟片会有一个读写磁头通过磁化碟片来存储数据。
碟片在格式化被划分成为许多同心圆，这些同心圆的轨迹叫做磁道。磁道从最外圈向最内圈由 0 开始编号。
碟片上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区。每个扇区 512 个字节，扇区是磁盘可分的最小单位。
所有盘面上的同一磁道，垂直方向上形成一个圆柱，叫做柱面。
为缩小寻道工夫，磁头读写数据时先从同一个柱面的磁道 0 开始操作，而后再去往下一个柱面。
因为每个扇区的长度相等，因而 0 磁道周长最长，扇区最多，且各磁道角速度相等，因而外层磁道比内层磁道读写速率要高。
（重点：记住“扇区（sector）是磁盘可分的最小单位”即可，其余“柱面”、“磁道”那些前面都用不上）
如何应用磁盘
第一步：对磁盘进行格式化：
未格式化的硬盘称作裸磁盘，不能被操作系统辨认或间接应用。
格式化操作将裸磁盘划分为多个磁道，并且将多个扇区组成一个 文件块（Block），块是操作系统可能辨认与操作的最小单位。（FAT32 最小块 1KB，最大为 4GB，NTFS 最小块 4KB，最大 64GB）。
格式化操作其外延是为了将磁盘空间依照文件系统可能辨认的办法进行 编址，以便文件系统进行读写操作。而不同的操作系统可能反对不同的文件系统。
为啥要编址呢，其实磁盘就像住房，如果你只有一套房，并且是自住的，那么爱咋咋滴，反正就你本人住。然而如果你有 N 套房，你当房东了，那么有租客过去了，一手交钱、一手交房卡，那么租客如何找到他的房间而不要敲错他人房间的门呢？房东你是不是要通知租客他租的房间就是几零几号房？那么其实这个几零几的编号，就是你对房间进行了编址。
其实磁盘也就一样，裸磁盘相当于超市 / 图书馆门口那些长期储物柜，每个扇区相当于 1 个储物柜，而操作系统相当于长期存放管理员，应用程序相当于带着行李的游客。应用程序（游客）往裸磁盘（存储柜）存入货色的时候，租客不是间接轻易找个储物柜硬塞的，而是到寄存处，把行李交给管理员，而管理员看看哪里有空的柜子，而后把行李存进去，而后把带有存物柜编号（编址后，多个扇区组成的文件系统块地址）的钥匙 / 凭证交给游客。等应用程序调用数据（游客取行李）的时候，管理员依据凭证（编址），从对应的存物柜外面提取行李（数据）提取进去，而后交给游客。
（重点：记住 1、“格式化就是对裸磁盘空间进行编地址”，2、“文件块（Block），块是操作系统可能辨认与操作的最小单位”）
第二步：对磁盘进行分区
分区其实就是指定每个分区由哪个扇区开始，到那个扇区完结。
分区能够使多个分区之间的数据进行隔离。
分区后各分区能够用于格式化不同的文件系统，并且每个分区的格式化操作不会影响另外一个分区。（如平时 C 盘重装 WINDOWS 操作系统，不会影响 D、E 盘数据，数据不会清空）
第一个扇区次要存储：(1)次要开机区 (Master boot record, MBR) 及宰割表(partition table)，其中 MBR 占有 446 bytes，而 partition table 则占有 64 bytes。
硬盘最多划分 4 个物理分区（主分区 / 扩大分区），须要更多的分区就要在扩大分区下面划逻辑分区。
数据如何写入存储
一般文件系统
以 FAT32 文件系统为例，对硬盘进行格式化后，多个扇区组成了多个块，并且对块进行了编址（下图每个矩形为 1 个文件块）。
假如每个块为 1KB，一份 4KB 大小的文件，被分为 4 个文件块，别离存储到块 1、4、7、15 中去。
如 1、4、7、15 文件块各位于不同的磁片，那么每个磁片的磁头会参加到读取数据的操作中去。
这种形式读写效率低，如 1、4、7 文件块都在第一块磁盘，原本磁盘转一圈即可读取完 3 个文件块，然而因为 1 前面指向 7，所以转第一圈通过 4 时不会读取，读取 7 后才晓得要读取 4，须要转第二圈才可能读取到 4 文件块。
索引式文件系统
Linux 的 EXT4 为索引式文件系统，磁盘格式化后会生成 Inode 与 Block，其中 Block 用户存储文件数据，Inode 用来寄存文件的元数据。每个文件有惟一的 Inode 编号。当拜访文件时，会在 Inode 查找对应编号，找到元数据后，就一次过晓得文件分块所有的寄存地位，这个时候磁盘转一圈就能够全副数据读取结束了。因而读写效率较高。
日志式文件系统
传统的文件系统，如果在写入过程产生中断，会产生写入设施与被写入设施上的数据不统一的问题，将须要启动数据修复，修复工夫长，资源耗费大，所以呈现了日志式文件系统。
在每次写入数据之前，会先在日志记录缓存区中写下要进行的写入的数据的信息，而后才会着手将数据以及元数据写入到磁盘中，写入数据实现后，又会将日志记录缓存区块中的记录写入到磁盘的日志记录区，这样如果中途呈现问题，查看日志记录缓存区 / 日志记录区，就能找到中断的地位或者谬误的起因，从新进行读写，排错工夫短，修复工夫快。
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