认识存储结构

现在有一块硬盘，我们需要将数据取出来。

 

为何将磁盘规划成如此结构？我们就需要分析一下。

数据存储不能只存进去，不取出来，那还不如直接丢掉。

所以如此排布只为了快速读取，那如何更快的取出数据就是应该讨论的问题。

磁盘结构：

扇区：磁盘的最小存储单位，每个扇区可存 512 字节。

块：操作系统读取硬盘的时候，不会一个个地扇区读取，效率太低，连续读多个扇区，多个扇区为块。最常见的是 4 KB，是一个文件的最小存储单位。
Inode （索引节点）

文件的数据都存储在块中，为了快速查询文件，需要一个元数据信息来描述文件，而这个描述这些元数据信息的被称为 Inode 索引。

Linux 磁盘结构：

逻辑块：将磁盘分割为具有相同单位的数据块，数据块的合集被称为逻辑块。

逻辑块位图：用于表示当前块是否被占用，占用即置位。

I 节点：当前存储时一切皆文件，文件所占用的逻辑块，以及文件的相关描述信息，也即索引。

I 节点位图：用于表示当前索引块是否被占用，占用即置位。

引导块：计算机加电时需要找到第一个应用程序约定的空间，如果不需要运行应用程序，则可以不加载

超级块：存放文件系统的元信息（描述信息）

block device driver 块设备驱动I/O：厂商生产的磁盘，需要被操作系统调用就需要实现该驱动，操作系统是一个协调者的身份，并不负责各个设备的实现。操作系统来统一管理

scheduler Layer I/O调度器层：何时写入磁盘，是可以影响计算机性能的，所以调度层就是用来，提高IO的吞吐量，和IO的响应时间。

generic block layer 通用块层：操作系统对查询到的磁盘数据进行缓存。

page/buffer cache 页面/缓冲区缓存：CPU有分页的功能，而操作系统为了避免去访问磁盘，而在操作系统内部自己维护一片内存。

vfs/file (DAX) system 文件系统：根据不同场景使用不同类型的文件系统。NTFS，ext 都是文件系统的实现。

MINIX 文件系统

只要具有输入输出就都是I/O操作，CPU读取指令执行，写回是I/O，操作内存是I/O，操作磁盘是I/O，网络也是I/O

那么CPU与存储设备交互就有如下几种情况：

1. 同步阻塞
2. 同步非阻塞
3. 异步

分层架构，使用接口解耦。

我暴露接口供上层使用，但是底层细节不需要你知道，上层只需要关注输入输出即可。