硬盘
硬盘大家一定不会陌生，我们可以把它比喻成是我们电脑储存数据和信息的大仓库。一般说来，无论哪种硬盘，都是由盘片、磁头、盘片主轴、控制电机、磁头控制器、数据转换器、接口、缓存等几个部份组成
硬盘的物理结构。
为了便于理解硬盘的物理结构 ，可将硬盘看作一个圆，它是坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片，不同容量硬盘的盘片数不等。每个盘有两面，都可记录信息。要了解硬盘的物理结构，需要弄懂磁道、扇区、柱面、簇等几个概念。
磁道：上图中硬盘被一圈圈分成18等分的同心圆，这些同心圆就是磁道.但打开硬盘，用户不能看到这些，它实际上是被磁头磁化的同心圆.这些磁道是有间隔的，因为磁化单元太近会产生干扰。
扇区：每个磁道中被分成若干等份的区域.扇区是硬盘数据存储的最小单位。
柱面：假如一个硬盘只有上图中的3个磁盘片，每一片中的磁道数是相等的.从外圈开始，这些磁道被分成了0磁道、1磁道、2磁道...具有相同磁道编号的同心圆组成面就称作柱面.为了便于理解，柱面可以看作没有底的铁 桶.从上图可以看出，柱面数就是磁盘上的磁道数.柱面是硬盘分区的最小单位.因此，一个硬盘的容量=柱面*磁头*扇区*512。
簇：扇区是硬盘数据存储的最小单位，但操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个簇，然后再对簇进行管理.每个簇可以包括2、4、8、16、32、64个扇区
局部性原理
局部性原理通常有两种不同的形式：时间局部性和空间局部性；一个具有良好时间局部性的程序中，被引用过一次的内存位置很可能在不远的将来再次被多次引用；
一个具有良好空间局部性的程序中，如果内存位置被引用了一次，很可能在不远的将来引用附件的一个内存位置。
- 重复引用相同变量的程序有良好的时间局部性；
- 对于步长为k的引用模式的程序，步长越小，空间局部性越好。
- 对于取指令来说，循环有好的时间和空间局部性。循环越小，迭代次数越多，局部性越好。
由于存储介质的特性，磁盘本身存取就比主存慢很多，再加上机械运动耗费，磁盘的存取速度往往是主存的几百分分之一，因此为了提高效率，要尽量减少磁 盘I/O。为了达到这个目的，磁盘往往不是严格按需读取，而是每次都会预读，即使只需要一个字节，磁盘也会从这个位置开始，顺序向后读取一定长度的数据放 入内存。这样做的理论依据是计算机科学中著名的局部性原理
STAT硬盘主要是看顺序读写性能，SSD主要看随机读写性能
SSD硬盘与传统磁盘相比，第一是没有机械装置，第二是由磁介质改为了电介质,在SSD内部有一个FTL(Flash Transalation Layer)，它相当于磁盘中的控制器，主要功能就是作地址映射，将flash memory的物理地址映射为磁盘的LBA逻辑地址，并提供给OS作透明访问。SSD没有传统磁盘的寻道时间和延迟时间，所以SSD可以提供非常高的随机读取能力，这是它的最大优势.
SSD的IO特点分析
1.随机读能力非常好，连续读性能一般，但比普通SAS磁盘好。
2.不存在磁盘寻道的延迟时间，随机写和连续写的响应延迟差异不大。
3.erase-before-write特性，造成写入放大，影响写入的性能。
4.写磨损特性，采用wear leveling算法延长寿命，但同时会影响读的性能。
5.读和写的IO响应延迟不对等（读要大大好于写），而普通磁盘读和写的IO响应延迟差异很小。
6.连续写比随机写性能好，比如1M顺序写比128个8K的随即写要好很多，因为随即写会带来大量的擦除。
硬盘的分区
一个是放置该硬盘的信息区，称之为主引导记录(MBR，Main Boot Record)，一个是实际文件数据放置的地方.其中，MBR是整个硬盘最重要的区域，一旦MBR物理实体损坏时，则该硬盘就差不多报废了，一般来说，MBR有512个 字节，且可以分为两个部分。
(1)第一部分有446个字节，用于存放引导代码，即是bootloader。
(2)第二部分有64个字节，用于存放磁盘分区表 ：其中，每个分区的信息需要用16个字节来记录。因此，一个硬盘最多可以有4个分区，这4个分区称之为主分区和扩展分区(extended)。注：通常所说的"硬盘分区 "就是指修改磁盘分区表，它定义了"第n个磁盘块是从第x个柱面 到第y个柱面".因此，当系统要读取第n个磁盘块时，就是去读硬盘上第x个柱面到第y个柱面的信息。
由于扩展分区只能有一个，所以这4个分区可以是4个主分区或者3个主分区加1个扩展分区，如下所示：
P + P + P + P
P + P + P + E
重点说明的是，扩展分区不能直接使用，还需要将其划分为逻辑分区才行，这样就产生了一个问题，既然扩展分区不能直接使用，但为什么还要划分出一定的空间来给扩展分区呢？这是因为，如果用户想要将硬盘划分为5个分区的话，那该如何？此时，就需要扩展分区来帮忙了。