44、硬盘文件系统全解析

硬盘文件系统全解析

1. 硬盘内部结构

打开硬盘外壳，你会看到一叠圆形磁盘，通常称为盘片。当硬盘驱动器开启时，这些盘片（通常由玻璃或塑料制成）会以每分钟数千转（RPM）的速度旋转。RPM 是衡量盘片旋转速度的指标。

盘片表面覆盖着一层磁性材料，通常是氧化铁。这些磁性材料排列成数千个圆形环，称为磁道，从盘片的内芯延伸到外边缘，就像树木的年轮一样。磁道以 0 和 1 的字符串形式存储数据。每个磁道又被细分为扇区，外磁道上的每个扇区比内磁道上的相同扇区存储更多的数据，并且读取外磁道上相同数量的数据比内磁道所需的时间更短，因为外磁道上的任何一点移动速度更快。

磁头位于每个盘片上方，所有写入或读取盘片的数据都要经过这些磁头。通常，这些磁头可以快速读写数据，但它们必须等待磁盘移动到其下方的正确位置，以便进行数据传输。驱动器的性能基本上取决于这些生锈的盘片在磁头下方移动的速度，这就是为什么 RPM 如此重要。

每个磁道保存着数据块，其大小和位置限制了文件系统的工作效率以及它最适合处理的文件类型。每个文件系统都使用自己特定的索引来记录数据在盘片上的位置，而且一个操作系统不一定能读取另一个操作系统的索引。（DOS 使用单一的文件分配表 (FAT)，后来扩展为 FAT12、FAT16、FAT32 等等。）而 UNIX 快速文件系统 (FFS) 则使用许多分散的索引节点，即 inode。

2. 快速文件系统（FFS）

2.1 FFS 概述

FreeBSD 的文件系统，快速文件系统 (FFS) 是随 BSD4.4 发布的文件系统的直接后裔。FFS 有时也被称为 UNIX 文件系统 (UFS)，许多系统实用程序仍然将