主要闡述以下內容：

磁盤的內部結構及實現機制
分區的結構及實現機制
塊的構造及原理
扇區的構造及結構

由于機械硬盤的訪問機制為移動磁頭，并等待磁碟旋轉，因此在設計磁盤時，需要考慮如何組織數據為順序訪問，并且最大限度提供一次順序訪問盡可能多的數據

由于塊大小設計直影響到性能、內存、空間等因素，因此需要合理設置塊大小，同時需要合理的為業務擴展預留升級空間

機械磁盤讀寫原理

機械硬盤獲取數據的方式為：

1、通過查找meta數據（圖中的Data Meta，它是用于描述數據的數據，所以稱為數據元，通常這些數據會被Cache在磁盤Cache或OS Cache中)，捕獲數據存儲物理區域。包括：磁頭指向的磁道位置、磁道的起始、結束位置等，其中還包含了數據塊的標記，如使用狀態，分區、塊、卷、扇區等等存儲細節等，是磁盤運作機制的核心組件

2、驅動磁碟旋轉（服務器通常磁盤會一直旋轉，但為了省電及減少對驅動軸的損耗，通常會對旋轉進行優化，即空閑時降低磁盤旋轉速度或停止轉動，但重新驅動磁盤也會消耗大量的功耗，廠家進行了很多節能減排的優化措施，為綠色環保做了不少貢獻）

3、將磁頭（圖中的head）移動到指定的磁道，并從指定的起始位置開始讀取bit流，一直至指定的結束位置，并將信號傳送至處理程序，最后轉化為OS識別的數據

機械硬盤核心組件：

1、磁盤控制器：內部包含用于控制多磁碟并行訪問的機制，包括磁頭移動、盤片旋轉、供電、緩存、寫保護等，是整個磁盤的核心組件

2、分區（LUN）：機械硬盤要被使用，通常先要被分區，并基于分區進行格式化，格式化將產生Meta數據，Meta數據通常會占用部分磁盤空間。空間大小取決于Block大小、分區量，Block越小，需要消耗的空間，用于于索引磁盤數據，接下來我們將還會介紹塊及扇區的組合方式，多碟磁盤中，磁盤控制器將在每塊磁碟中劃分一塊空間用于該分區使用，達到并行訪問的目的，提升響應速度（通常某些訪問需要集中訪問的數據都集中在某些分區中），此處的分區不同于OS中的分區，此處為物理分區

3、塊：塊由扇區構成，塊大小決定了數據訪問的性能，如果大數據如果存儲在小塊中會導致浪費大量的數據元空間，并消耗更多的Cache、更多的尋道時間（數據是被分散再分區中的各個位置），所以當應用數據塊比較小的時候，我們建議將數據劃分成更大的塊，提升性能，但如果塊劃的太大，會導致存儲空間的浪費，當這些不需要的數據被LOAD到應用中時，同樣會消耗額外的OS內存，通常我們建議根據業務的類型，在應用層選擇合適的數據集大小，并設置合理的磁盤塊大小

塊由扇區構成，扇區直接構建再磁碟的磁面上，每個扇區為512byte，業績意味著4KB的塊大小將需要8個扇區組成（通常Linux設置塊大小為4K），但再某些數據庫應用中我們將數據庫的數據設置為更大，如8K、16K、64K，日志設置為更大，如8K、16K、64K等，結構如下

4、扇區：扇區是磁盤存儲的單元，扇區顧名思義，機械硬盤是圓形的，通過分區格式化后將得到一個一個的扇形結構，一條磁道的存儲空間被格式化后將的到大量的扇形結構，磁盤的扇區大小為512byte，其在磁盤的結構如下圖：

圖中我們可以看到扇區結構非常復雜，包含數據區域、扇區分界標識區域、扇區間隙區域，磁盤在處理數據時為了更好的保護數據及容錯、設計了扇區分界標識及扇區間隙（當然遠遠不止如此）