【存储知识学习】第三章磁盘原理与技术3.2磁盘的通俗演绎和3.3磁盘相关高层技术--《大话存储》阅读笔记
3.2磁盤的通俗演繹
將具體的磁盤抽象成LBA，LBA1表示0號盤片，0號磁道的0號扇區，依次類推，LBA地址到實際的盤片、磁道、扇區地址的映射工作由磁盤內部的邏輯電路來查詢ROM中對應表而得到，這樣就完成了物理地址到邏輯地址的抽象、虛擬和映射。
人們抽象出一套系統接口，專門用于計算機和其外設交互數據，成為SCSI接口協議，即小型計算機系統接口。比如某個時刻，要向磁盤寫入512B的數據，磁盤控制器先向磁盤發出一個命令，表明準備做IO操作了，而且說明了附帶參數（是否啟用磁盤緩存、完成后是否中斷通知CPU等），磁盤答應說可以進行，控制器立即將所要IO的類型（讀、寫）和扇區的起始地址以及隨后扇區的數量（長度）發送給磁盤，如果是寫IO，則隨后要將寫入的數據發送給磁盤，磁盤將這塊數據順序寫入先前告知的扇區中。
3.3磁盤相關高層技術
3.3.1磁盤中的隊列技術
實現隊列功能的程序的控制代碼是存放在磁盤控制電路芯片中的，而不是主板上的磁盤控制器上。也就是說，有控制器發給磁盤指令，然后由磁盤自己的DSP固化電路或者由磁盤上的微處理器載入代碼，從而執行指令排隊功能。要實現排隊技術，還必須在磁盤控制器電路中固化代碼處理排隊，和磁盤達成一致。
3.3.2無序傳輸技術
控制器發出一條指令，要求讀取某些扇區中的內容，磁盤可以不從數據所在的初始扇區開始讀，而是采取就近原則。比如，磁頭恰好處于待讀取數據的尾部，此時如果等待磁盤旋轉到磁頭位于這塊數據的頭部時，磁頭才開始讀，那么要等一圈的時間。如果磁頭按照能讀多少，先讀多少的原則，在尾部時就先讀出尾部的數據，然后立即發給控制器，這樣就避免了時間的浪費。然而，這種技術同樣也要由磁盤控制器來支持，或是通過控制器硬件，或是通過驅動程序。把麻煩留給控制器，把簡單留給磁盤。
3.3.3幾種可控磁頭掃描方式概論
1.FCFS（First come First Serve）
2.SSTF（Shorttest Seek Time First）
可能會一直在某個地方，導致遠處餓死
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3.SCAN（回旋掃描模式）
觸到終點折返
4.C-SCAN（單向掃描模式）
到終點后，再回到起點
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5.LOOK（智能監察掃描模式）
不用到終點，到最后一個之后就可以折回來
6.C-LOOK（智能監察單向掃描模式）
不用到終點，到最后一個之后就可以折回來到第一個，兩邊都不必須到起點和終點
3.3.4 關于磁盤的緩存
磁盤上必須有緩存，用來接收指令和數據，還被用來進行預讀。磁盤的緩存時刻處于打開狀態。緩存在磁盤上表現為一塊電路板上的RAM芯片。Write through 模式，即磁盤收到寫入指令和數據后，必須先將其寫入盤片，然后才能向控制器返回成功信號。實際上，指令和數據首先到達的一定是緩存。
SCSI指令中，有兩個參數可以控制對磁盤緩存的使用。
（1）DPO（Disalbe Page Out）
這個參數的作用是禁止緩存中的數據頁（緩存中的數據以頁為單位存在）被換出，不管是讀還是寫，被置了這個參數位的數據在緩存空間不夠的時候，不能覆蓋緩存中的其他數據，也就是不能將其他數據換出。
（2）FUA（Force Unit Access）
這個參數的作用是強制盤片訪問，對于寫操作，磁盤必須將收到的數據寫入盤片才返回成功的信號，也就是進行Write Through。對于讀操作，磁盤收到指令后，直接區盤片上讀取數據，而不是搜索緩存。
所以，當某個SCSI指令的DPO和FUA兩個參數的值都被設為1時，便相當于不使用緩存的提速功能了，但指令和數據依然會先到達緩存中。
3.3.5 影響磁盤性能的因素
目前磁盤可分為單碟片和多碟片，每張盤面需要兩個磁頭，各讀寫一面。磁盤每個時刻只允許有一個磁頭來讀寫數據。也就是說，盤體和磁頭數量不能提高磁盤吞吐量和IO性能，只能提高容量。
影響磁盤性能因素包括以下幾種。
（1）轉速
轉速是影響磁盤連續IO時吞吐量的首要因素。讀寫數據時，磁頭不會轉動，全靠盤片的轉動來應對扇區中的數據感應給磁頭，所以盤片轉的越快，數據傳輸時間就越短。在連續IO的情況下，磁頭臂尋道次數很少。
（2）尋道速度
尋道速度是影響磁盤隨機IO性能的首要因素，隨機IO的情況下，磁頭臂需要頻繁更換磁道，用于數據傳輸的時間，相對于換道消耗的時間來說是很少的，根本不在一個數量級。
（3）單碟容量
單碟容量：單碟容量也是影響磁盤性能的一個間接因素。單碟容量越高，證明相同空間內的數據量越大，也就是數據密度越大。在相同的轉速和尋道速度條件下，具有高數據密度的硬盤會顯示出更高的性能。
（4）接口速度
接口速度是影響硬盤性能的最不重要的因素。不過高端硬盤都用高速接口。
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總結
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