Физическая структура накопителя на жестких магнитных дисках

Современные накопители на жестких магнитных дисках состоят из одного или нескольких магнитных дисков и магнитных головок (head). Каждая маг- нитная поверхность диска разбита на дорожки (track). Дорожки одного диа- метра на всех магнитных поверхностях образуют цилиндр (cyl). Количество дорожек равно произведению количества цилиндров на количество головок:

track = cyl ´ head.

Каждая дорожка разбита на секторы (sect), стандартный размер которых со- ставляет 512 байтов. Объем диска в байтах равен:

capacity = cyl ´ head ´ sect ´ 512.

Стандартное количество секторов в дорожке равняется 63. Поскольку коли- чество байтов в секторе и секторов в дорожке являются постоянными вели- чинами, то основными параметрами диска (так называемой геометрией) яв- ляются количества цилиндров cyl и головок head.

Команда fdisk -l выводит сведения о геометрии диска (пример 11.1).

# fdisk -l

Disk /dev/sda: 160.0 GB, 160041885696 bytes

255 heads, 63 sectors/track, 19457 cylinders Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes Disk identifier: 0xf866a219

Device Boot Start End Blocks Id System

# echo $(( 19457*255*63*512 )) 160041885696

В примере 11.1 использован диск с 255 головками и 19 457 цилиндрами (не правда ли, много головок). Зная эти данные, легко можно вычислить объем этого диска. Размер диска отображается в первой строке.

Диск разбивается на разделы (partitions). Обычно каждый раздел предназна- чен для размещения одной операционной системы, отдельной файловой сис- темы или области размещения страниц подкачки. В нулевом секторе диска хранится таблица разделов, которая указывает начальный и конечный цилин- дры для каждого раздела.

Ограничения, исходно наложенные на геометрию жестких дисков, не преду- сматривали возможности иметь жесткие диски с размером более 520 Мбайт. У жестких дисков того времени предусматривалось наличие максимум 16 го- ловок и 1024 цилиндров, что и давало ограничение в 520 Мбайт. В таблице разделов для хранения номеров цилиндров разделов предназначается только 10 бит, т. е. 1024 (210) цилиндров максимум. Это ограничение быстро стало не просто существенным, а критическим. Для его преодоления был введен так называемый режим LBA (Linear Block Addressing), в котором за счет мнимого увеличения количества головок удавалось виртуально понизить количество цилиндров, оставляя при этом их произведение неизменным. Это не единст- венное ограничение на объем дискового пространства, пройденное с 80-х го- дов прошлого века. Подробную информацию об этом можно найти на сайте http://www.tldp.orgв документе "Hard disks HOWTO".

Другое историческое ограничение связано с тем, что исходно разработчики IBM PC заложили возможность использования лишь четырех разделов на жестком диске. Для Linux-систем такое ограничение могло привести к не- возможности создания требуемого количества файловых систем, которые должны находиться на разных разделах.

Для преодоления этого ограничения в GNU/Linux (как и в ПО от Microsoft) используются логические разделы. В этой модели четыре основных раздела называются первичными разделами (primary), причем один из них может быть помечен, как расширенный раздел (extended). В расширенном разделе может быть создано неограниченное количество логических разделов (logical partitions).