[組成原理] 硬盤

1. 硬盤性能指標

1) IOPS

每秒讀寫次數,在大多數場景下,隨機讀寫的IOPS是核心指標

2) DTR

數據傳輸率,也就是吞吐率。

2. 機械硬盤

機械硬盤由盤面和磁頭、懸臂組成。

盤面是存儲數據的載體,上面有一層磁性塗層,數據就存儲在磁性塗層上。在使用的時候,盤面會高速旋轉。有一個指標叫做轉速,指盤面每分鐘旋轉的圈數。

使用的時候,懸臂鏈接在磁頭上,控制磁頭定位到盤面的某個特定的磁道上,磁頭從盤面上讀取數據,再通過電路信號傳輸給控制電路,再到總線上。

通常一個盤面的正反面都有對應的塗層存儲數據,也就有兩個對應的磁頭。

對硬盤進行一次隨機訪問,需要的時間分爲兩部分。首先要旋轉盤面,定位到目標的幾何扇區,這部分叫平均延時。之後通過懸臂尋道定位到實際扇區,叫做平均尋道時間。7200轉的機械硬盤,IOPS只有100左右。

3. SSD

SSD 的讀取和寫入的基本單位,不是一位或者一個字節,而是一個頁。擦除單位就更誇張了,必須按照塊來擦除。雖然固態硬盤在讀寫速度上相比機械硬盤有很大的優勢,但是非常不耐用。不同的芯片顆粒壽命不同,SLC 的芯片,可以擦除的次數大概在 10 萬次,MLC 在 1 萬次左右,而 TLC 和 QLC 就只在幾千次。這也是不同硬盤價格差別很大的原因。

1) 寫入、擦除

由於SSD是以頁爲單位寫入的,以塊爲單位擦除的。所以在刪除的時候就要進行垃圾回收操作。

在這裏插入圖片描述

2) 預留空間

這樣會出現一個問題,假如SSD空間全部佔滿了,沒有空間提供給垃圾回收,我們就無法寫入數據了。

在這裏插入圖片描述

所以硬盤廠商會預留一部分空間專門用作垃圾回收。

在這裏插入圖片描述

我們一般在購買固態硬盤的時候,240G的容量其實實際有256G空間,預留了16G用作垃圾回收,真正供我們使用的是240G。

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