硬盘数据的读写流程

硬盘工作原理——硬盘数据的读写流程由灵犀数据恢复发布。 

硬盘写入数据时，将计算计算机并行送来的数据取至并一串变换寄存器，变为串行数据，然后一位一位地由写电流驱动器做功率放大，并加到写磁头线圈上产生电流，从而在盘片磁层上形成按位的磁化存储元。读出时，当记录介质磁头运动时，位磁化存储元形成的空间磁场在读磁头线圈中产生感应电势，此读出信息经放大检测就可以还原成原来存入的数据。（备注：自IBM公司在20世纪90年代在磁头中使用了磁阻磁头后，磁盘的数据写入仍由磁头中线圈负责，而数据的读出改由磁阻电路负责。）由于数据是一位一位串行读出的，故要送至串一并变换寄存器变换为并行数据，再并行送至计算机。

硬盘读写信道由前置放大器/转换器、读电路、写电路、和同步时钟等组成。硬盘的前置放大器有多个通道，每个通道连接到一个磁头。各通道的切换由硬盘微处理器的信号控制。前置放大器中含有写入电流开关和写入出错传感器，当磁头短路或断路时就会发出出错信号。当集成的读写信道处于写入模式时，它从磁盘控制器接收数据，同时接收写时钟信号，对数据进行编码、预补偿后将数据传送到前置放大器写入磁盘。当读写信道处于读模式时，从前置放大器/转换器来的信号传送到自动控制电路，然后通过可编程的滤波器、校正补偿电路和脉冲检测电路将信号转换为数据脉冲，先发送到磁盘控制器进行解码，再传送到外部接口。

磁头的扫描方式

先来先服务（first come first served, FCFS）

FCFS就是依照指令来的先后顺序依次寻道，所以每个I/O请求都能得到公平的处理。但同时也是最耗费寻道时间的一种模式。

最短寻道时间优先（SSTF）

在SSTF模式下，控制器会优先让磁头跳到离当前位置最近的一个I/O磁道去读写。也就是说，在SSTF模式下，与当前处理数据最近磁道的数据是下一个被执行的请求，所以它的全部寻道时间短。同样取FCFS模式下的指令顺序为例，在SSTF模式下，其磁头的扫描路径如图所示。

但是SSTF也有缺点。如果在I/O队列中不断有位于53号磁道附近的I/O指令进入，如有位于55号、50号、51号等磁道读写信息进入，那么远离53号磁道的I/O指令将会长时间得不到访问而出现“饥饿”现象。

回旋扫描模式（SCAN）

SCAN是一种最传统，最经典的扫描模式。它类似于常见的电梯模型。所以又称为电梯扫描模式。磁头从最内侧磁道。依次向外圈磁道寻道，直至最外侧磁道，然后折返回扫，依次循环。如果扫过的磁道没有I/O的等待指令，磁头过而不停。

SCAN模式不会使任何I/O“饥饿”，但是因为磁头不会中途折返，只能在触及终点之后才折返。如果正从中间磁道向外磁道移动，而此时队列中进入一个内圈磁道的I/O，只能等磁头触及最外圈磁道折返后才能被执行。

举例：假如来自于硬盘控制器的请求指令顺序为53、98、183、37、122、14、124、65、67。 

单向循环扫描模式（C-SCAN）

C-SCAN是在磁头向内侧运行的时候扫描数据。当到达最内侧时，立刻将磁头移到外侧，然后执行刚才扫描到的请求。在这种模式下，系统可以更快的满足那些低编号的磁道。

智能监测扫描模式（LOOK-SCAN）和智能监测单向扫描模式（C-LOOK-SCAN）

LOOK-SCAN模式时SCAN模式的一种改进模式，与SCAN的区别就是磁头不必到达终点后才折返，而是只要完成最两端的I/O即可折返。C-LOOK-SCAN与LOOK-SCAN模式道理一样，只不过是单向扫描而已。

N-Step SCAN、C-SCAN和C-LOOK

N-Step SCAN并不是把所有请求都列入机械臂的移动线路内，而是将与它即将移动的方向一致的请求记录下来。所有跟机械臂方向一致的请求都被扫描一遍，然后组织起来。

C-LOOK是C-SCAN的优化，在这种算法中，扫描走到内部最近的磁道，所以机械臂不用回到磁盘的最后一个磁道。另外，机械臂也不用到最边缘处，除非要求那样做。