计算机存储术语: 扇区,磁盘块,页
扇区(sector)
硬盘的读写以扇区为基本单位。磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段,这些弧段称之为扇区。硬盘的物理读写以扇区为基本单位。通常情况下每个扇区的大小是 512 字节。linux 下可以使用 fdisk -l
了解扇区大小:
$ sudo /sbin/fdisk -l
Disk /dev/sda: 20 GiB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x7d9f5643
其中 Sector size,就是扇区大小,本例中为 512 bytes。
注意,扇区是磁盘物理层面的概念,操作系统是不直接与扇区交互的,而是与多个连续扇区组成的磁盘块交互。由于扇区是物理层面的概念,所以无法在系统中进行大小的更改。
磁盘块,IO Block
文件系统读写数据的最小单位,也叫磁盘簇。扇区是磁盘最小的物理存储单元,操作系统将相邻的扇区组合在一起,形成一个块,对块进行管理。每个磁盘块可以包括 2、4、8、16、32 或 64 个扇区。磁盘块是操作系统所使用的逻辑概念,而非磁盘的物理概念。磁盘块的大小可以通过命令 stat /boot
来查看:
$ sudo stat /bootFile: /bootSize: 4096 Blocks: 8 IO Block: 4096 directory
Device: 801h/2049d Inode: 655361 Links: 3
Access: (0755/drwxr-xr-x) Uid: ( 0/ root) Gid: ( 0/ root)
Access: 2019-07-06 20:19:45.487160301 +0800
Modify: 2019-07-06 20:19:44.835160301 +0800
Change: 2019-07-06 20:19:44.835160301 +0800Birth: -
其中 IO Block 就是磁盘块大小,本例中是 4096 Bytes,一般也是 4K。
为了更好地管理磁盘空间和更高效地从硬盘读取数据,操作系统规定一个磁盘块中只能放置一个文件,因此文件所占用的空间,只能是磁盘块的整数倍,那就意味着会出现文件的实际大小,会小于其所占用的磁盘空间的情况。
test2.txt是一个只包含一个字母的文本文档。它的理论大小是一个字节,但是由于系统的磁盘块大小是4KB(文件的最小存储大小单位),所以test2.txt占据的磁盘实际空间是4KB
操作系统不能对磁盘扇区直接寻址操写,主要原因是扇区数量庞大,因此才将多个连续扇区组合一起操作。磁盘块的大小是可以通过blockdev命令更改的。
页,page
内存的最小存储单位。页的大小通常为磁盘块大小的 2^n 倍,可以通过命令 getconf PAGE_SIZE
来获取页的大小:
$sudo getconf PAGE_SIZE
4096
本例中为 4096 Bytes,与磁盘块大小一致。
总结两个逻辑单位:
- 页,内存操作的基本单位
- 磁盘块,磁盘操作的基本单位
操作系统经常与内存和硬盘这两种存储设备进行通信,类似于“块”的概念,都需要一种虚拟的基本单位。所以,与内存操作,是虚拟一个页的概念来作为最小单位。与硬盘打交道,就是以块为最小单位。
命令索引
- 扇区大小,
fdisk -l
- 磁盘块大小,
stat /boot
- 内存页大小,
getconf PAGE_SIZE
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