HCIA-Storage笔记

• 数据是对所有事物的数字表示
  • 结构化数据
  • 半结构化数据
  • 非结构化数据
• 信息 = 数据 + 加工处理
• 存储
  • 内置存储
  • 外置存储

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• 盘面，磁道（Track），柱面（Cylinder），扇区（Sector）
  • CHS (Cylinder, Head, Sector) 寻址
  • $\text{硬盘容量} = \text{柱面数} \times \text{磁头数} \times \text{扇区数} \times \text{扇区大小}$

💾 硬盘容量计算公式详解

1. 柱面数 (Cylinder Count)

• 物理对应： 决定了硬盘有多少“同心圆跑道”。
• 定义： 柱面是所有盘片上，处于同一半径位置的磁道集合。
• 作用： 硬盘从内圈到外圈可以划分出多少个不同的位置来存放数据。柱面数越多，磁道的数量就越多，存储空间就越大。
• 在公式中的意义： 它代表了数据的径向（从中心到边缘）可寻址的最大单元数量。

1. 磁头数 (Head Count)

• 物理对应： 决定了硬盘有多少个可读写的数据面。
• 定义： 每个盘面都有上下两个表面，通常每个表面配置一个磁头来读写数据。磁头数等于可用的表面总数。
• 计算： $\text{磁头数} = \text{盘片数量} \times 2$ (除非其中一个表面不用于存储，但通常都使用)。
• 作用： 它代表了数据的垂直（堆叠）可寻址的最大单元数量。磁头数越多，同一柱面上可以记录的数据层数就越多，容量越大。

3. 扇区数 (Sectors per Track)

• 物理对应： 决定了每条跑道（磁道）可以切分成多少个小块。
• 定义： 单个磁道（圆环）被划分成的物理数据存储小段的数量。
• 作用： 柱面数 $\times$ 扇区数 决定了单个记录面上总共有多少个最小可寻址单元（扇区）。扇区数越多，单个盘面的容量越大。
• 注意： 在传统的CHS模型中，假设每个磁道的扇区数是固定且相同的。现代硬盘实际上使用 ZBR (Zone Bit Recording) 技术，外圈磁道的扇区数多于内圈，以提高存储密度，但在计算容量时，我们用“平均有效扇区数”或“逻辑扇区数”来计算。

4. 扇区大小 (Sector Size)

• 物理对应： 决定了最小存储单元的尺寸。
• 定义： 硬盘能够进行读写的最小物理单位所包含的字节数。
• 常见数值：
  • 传统硬盘： 512 字节 (Byte)。
  • 高级格式化 (Advanced Format, AF) 硬盘： 4096 字节 (4KB)。
• 作用： 它将前面三个乘数得到的总扇区数量，转换成我们常用的字节数容量单位。

公式推导与逻辑关系

这个公式的计算过程是一个逻辑上的层层递进：

1. 柱面数 $\times$ 磁头数 $\rightarrow$ 硬盘总磁道数
   • 首先确定所有盘面上，总共有多少个环形跑道（磁道）可以用来存储数据。
2. $\text{总磁道数} \times \text{扇区数} \rightarrow$ 硬盘总扇区数
   • 将所有磁道的总数，乘以每个磁道上切分的扇区数量，得出整个硬盘可以容纳的最小数据块（扇区）的总数。
3. $\text{总扇区数} \times \text{扇区大小} \rightarrow$ 硬盘总容量（字节）
   • 最后将最小数据块的总数，乘以每个数据块的容量（字节），即可得出硬盘的最终容量。

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• RAID 0（条带化）
• RAID 1（镜像）
• RAID 2/3/4 -> 已较少使用，被RAID 5/6取代
• RAID 5（分布式奇偶校验）
  • 校验信息轮流分布在不同磁盘上
  • 避免了单一磁盘成为校验瓶颈
• RAID 6（双重奇偶校验）
  • 两种不同的校验算法（通常是 P+Q），可以同时容忍两块磁盘故障
• RAID 10（RAID 1+0）

RAID级别	可用容量	损失容量	利用率
RAID 0	4TB	0TB	100%
RAID 1	2TB	2TB	50%
RAID 5	3TB	1TB	75%
RAID 6	2TB	2TB	50%
RAID 10	2TB	2TB	50%

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