尽管内存的访问速度很快，但因其容量十分的有限，而且一旦断电，保存其中的数据就会丢失。用户希望数据保存的更大并且更为廉价，同时希望能够持久的保存在容量更大的存储器中，于是计算机通常采用磁盘作为外存等持久化储存方式来存储数据。

为了简化使用，操作系统将磁盘等

文件系统概述

硬件基础

磁盘和磁盘驱动器

磁盘和磁盘驱动器是计算机中用于存储和读取数据的组件。

磁盘是PC机的外部存储器之一，分为硬盘和软盘两种。两者都是使用磁介质来储存数据，因此被称为“磁盘”。硬盘的英文是“Hard Disk”，直译成中文就是“硬的盘子”。由于硬盘是内置在硬盘驱动器里的，所以一般就把硬盘和硬盘驱动器混为一谈了。硬盘的外观大小一般是3.5英寸，容量一般以M（兆）和G（1024兆）计算。平常见到的硬盘容量从几十兆（几十M）到几千兆（几G）都有。

磁盘驱动器，又称“磁盘机”，是以磁盘作为记录信息媒体的存储装置。磁盘驱动器由磁头、磁盘、读写电路及机械伺服装置等组成，它能驱动磁盘稳速旋转，并控制磁头在盘面磁层上按一定的记录格式和编码方式记录和读取信息。磁盘驱动器包括软盘驱动器、硬盘驱动器和光盘驱动器等。它既能将存储在磁盘上的信息读进内存中，又能将内存中的信息写到磁盘上，因此，就认为它既是输入设备，又是输出设备。

磁盘读写操作

磁盘读写操作主要包括以下步骤：

根据柱面号移动磁臂，让磁头指向指定的柱面。
激活指定盘面对应的磁头。
磁盘旋转的过程中，指定的扇区会从磁头下面划过，这样就完成了对指定扇区的读或者写。
一次磁盘读写操作需要的时间包括：

• 寻找时间，也称寻道时间，它是指在读写数据前，将磁头移到指定的磁道所花的时间，包括启动磁头臂的时间和移动磁头的时间。
• 延迟时间，它是指通过旋转磁盘，使磁头定位到目标扇区所需要的时间，一般来说，找到目标扇区平均需要转半圈。
• 传输时间，从磁盘读出或者向磁盘写入数据所经历的时间。

具体过程如下：首先必须找到柱面，即磁头需要移动对准相应磁道，这个过程叫做寻道或定位；盘面确定以后，盘片开始旋转，将目标扇区旋转到磁头下。

数据传输控制

• 磁盘控制器：磁盘控制器是连接计算机主板和硬盘之间的接口设备，负责控制数据在计算机系统和硬盘之间的传输。它扮演着“桥梁”的角色，使得计算机可以顺利读取和写入硬盘上的数据。
• 磁头位置控制技术：硬盘驱动器中的磁头需要精确地定位到数据磁道上才能读取或写入数据。磁头的位置精度直接影响到硬盘驱动器的读写速度和数据可靠性。因此，研究人员一直在努力改进磁头位置控制技术。

P.S. 最近刚给自己的机子换了个4T的

文件系统中的基本概念

文件

文件是文件系统中的基本概念，是逻辑外存的最小分配单元，也是数据的一种组织形式。文件表示程序（源形式和目标形式）和数据，具有一定的结构，并保存在目录结构中。文件属性包括名称、位置、大小、保护、标识符、类型、时间、日期和用户标识（关系到安全性）等。所有文件信息都保存在目录结构中，而目录结构也保存在外存上。文件属于抽象数据类型，可以表示文件的内部结构，例如源文件和目标文件具有一定结构，以适应相应处理程序的要求。同时，有些文件必须符合操作系统所要求的结构。

目录

目录也是文件系统中的基本概念，是包含许多文件项目的一类特殊文件。目录按树状结构保存文件和目录，使得文件可以被方便地查找和访问。目录项（dentry）反映了文件系统的这种树状关系，每个文件都有一个或多个dentry链接到上级目录的dentry，形成一颗dentry树。

文件系统

文件系统是操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构，也称为文件管理系统。它是一种用于明确存储设备（如磁盘、固态硬盘等）或分区上的文件的方法和数据结构，即如何在存储设备上组织文件。文件系统的主要功能包括分配磁盘空间、管理文件和目录的位置、管理空闲空间、选择数据块等。文件系统提供定位、访问、保护和组织文件的方式，方便了软件应用的使用。