计算机操作系统——磁盘管理

磁盘

磁盘是计算机核心的外存设备，能长期存储海量数据（如硬盘可容纳上TB的文件）且断电后数据不丢失。要高效管理磁盘，需先理解它的物理结构，再掌握初始化操作（分区、格式化），以及优化读写效率的调度方法。

一、磁盘结构

磁盘的物理结构类似“多层圆形唱片+可移动读写磁头”的组合，数据存储在“盘片的磁道”上，读写时磁头需精确定位。我们可从以下部分拆解理解：

1. 盘片与磁头
   磁盘内部包含多个圆形盘片（表面涂有磁性材料，类似CD光盘），每个盘片的上下两面都能存储数据。对应每个盘面，有一个读写磁头（磁头悬浮在盘面上方，与盘面间距仅几微米，避免接触划伤）。比如，常见机械硬盘有3~5个盘片，每个盘片两面都配磁头，因此总磁头数是“盘片数×2”。

2. 磁道、柱面与扇区

• 磁道：盘片旋转时，磁头在盘面划出的同心圆轨迹就是磁道（类似唱片的凹槽圈）。越靠近盘片中心，磁道周长越短，但因磁性材料密度的设计补偿，每个磁道存储的数据量大致相当。
• 柱面：所有盘片“同一半径的磁道”组成柱面。例如，每个盘片的第5条磁道，共同构成“柱面5”。柱面是磁盘寻址的关键概念，因为磁头移动时，会同时定位到所有盘片的同一柱面（减少磁头移动次数）。
• 扇区：每个磁道被等分为若干扇区，这是磁盘的最小存储单元（通常一个扇区存512字节或4KB数据）。比如，一个磁道若分64个扇区，每个扇区存512字节，该磁道总容量就是( 64 \times 512\text{B} = 32\text{KB} )。

举个例子：假设磁盘