磁盘管理（初始化，引导块，坏块管理，固态硬盘）

本文主要是介绍磁盘管理（初始化，引导块，坏块管理，固态硬盘），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1.磁盘初始化

①进行低级格式化（物理格式化），将磁盘的各个磁道划分为扇区。
一个扇区通常可分为头、数据区域（如512B大小）、尾三个部分组成。
管理扇区所需要的各种数据结构一般存放在头、尾两个部分，包括扇区校验码（如奇偶校验、CRC循环冗余校验码等，校验码用于校验扇区中的数据是否发生错误)
②:将磁盘分区，每个分区由若干柱面组成（即分为我们熟悉的C盘、D盘、E盘)
③:进行逻辑格式化，创建文件系统。包括创建文件系统的根目录、初始化存储空间管理所用的数据结构（如位示图、空闲分区表)

2.引导块

计算机开机时需要进行一系列初始化的工作，这些初始化工作是通过执行初始化程序（自举程序）完成的。
ROM（只读存储器）存放很小的自举装入程序。
①开机时计算机先运行ROM中的“自举装入程序”，通过执行该程序就可找到引导块，并将完整的“自举程序”读入内存，完成初始化。
②完整的自举程序放在磁盘的启动块（即引导块/启动分区）上，启动块位于磁盘的固定位置。 拥有启动分区的磁盘称为启动磁盘或系统磁盘（即C:盘)

3.坏块的管理

坏了、无法正常使用的扇区就是“坏块”。
这属于硬件故障，操作系统是无法修复的。
应该将坏块标记出来，以免错误地使用到它。

1.坏块检查

对于简单的磁盘，可以在逻辑格式化时（建立文件系统时）对整个磁盘进行坏块检查，标明哪些扇区是坏扇区，比如:在 FAT表上标明。（在这种方式中，坏块对操作系统不透明)

2.坏块链表

对于复杂的磁盘，磁盘控制器（磁盘设备内部的一个硬件部件）会维护一个坏块链表。
在磁盘出厂前进行低级格式化（物理格式化）时就将坏块链进行初始化。

3.扇区备用

会保留一些“备用扇区”，用于替换坏块。
这种方案称为扇区备用。
且这种处理方式中，坏块对操作系统透明。

4.固态硬盘（SSD）

1.原理

基于闪存技术Flash Memory，属于电可擦除ROM，即EEPROM。

2.组成

闪存翻译层：负责翻译逻辑块号，找到对应页(Page)
存储介质：多个闪存芯片(Flash Chip)
每个芯片包含多个块(block)
每个块包含多个页(page)

3.读写性能特性

① 以页(page)为单位读/写一相当于磁盘的"扇区"。
②以块(block)为单位"擦除"，擦干净的块，其中的每页都可以写一次，读无限次 。
③支持随机访问，系统给定一个逻辑地址，闪存翻译层可通过电路迅速定位到对应的物理地址。
④读快、写慢。要写的页如果有数据，则不能写入，需要将块内其他页，全部复制到一个新的（擦除过的）块中，再写入新的页 。

4.与机械硬盘相比

SSD读写速度快，随机访问性能高，用电路控制访问位置;机械硬盘通过移动磁臂旋转磁盘控制访问位置，有寻道时间和旋转延迟。
SSD安静无噪音、耐摔抗震、能耗低、造价更贵。
SSD的一个"块"被擦除次数过多(重复写同一个块)可能会坏掉，而机械硬盘的扇区不会因为写的次数太多而坏掉。

5.磨损均衡技术

思想:将"擦除"平均分布在各个块上，以提升使用寿命。

• 动态磨损均衡：写入数据时，优先选择累计擦除次数少的新闪存块。
• 静态磨损均衡：SSD监测并自动进行数据分配、迁移，让老旧的闪存块承担以读为主的存储任务，让较新的闪存块承担更多的写任务。

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