提到“存储”，咱们会想到什么？
是这个？
仍是这个？
又或许是这个？
而所有这些数据文件，都须要经过电子设备进行保存，这便是数据存储，简称存储。
存储的载体有许多，例如各种规格的硬盘、光盘、软盘、U盘和磁带等。
关于一般用户来说，最常用的存储设备，便是硬盘。
咱们知道，估算机的三大中心硬件，分别是CPU（中央处理器）、内存（Memory）和硬盘（HardDisk）。CPU担任运算，硬盘担任存储。而内存，是CPU和硬盘之间的桥梁。用于暂时寄存CPU中的运算数据。
CPU、内存、硬盘
绝大部分的台式机、服务器、手机，都是内置存储体系。也便是说，它们的硬盘安装在设备内部。
以一般台式机为例，硬盘经过专用接口和数据线，衔接在主板上，完结和CPU、内存的数据衔接。
台式机上安装好的硬盘
常用的硬盘专用接口如下：
手机等数码设备的“硬盘”，则是做成了很小的存储芯片，直接焊在主板上。
常见的手机存储芯片：eMMC、UFS（更快）
咱们再来容易看看硬盘的内部结构。
现在干流的硬盘类型有两种，分别是传统机械硬盘和SSD固态硬盘。小枣君以咱们比较了解的机械硬盘为例进行介绍。
左面是机械硬盘，右边是SSD固态硬盘
硬盘之所以叫硬盘，是因为它的中心部分是一块或多块由坚固金属材料制成的盘片。盘片上面涂抹了磁性介质，双面都能够记载信息。在盘面上读/写数据的，是磁头。
硬盘，也叫磁盘（有点像唱片机）
下图显现的是一个盘面：
盘面中一圈圈灰色同心圆为一条条磁道。从圆心向外画直线，能够将磁道区分为若干个弧段，每个弧段被称之为一个扇区（Sector，图中绿色部分）。
从旁边面看，如下图所示。咱们把磁道从外向内进行编号（最外面是0号），每个盘面中具有相同编号的磁道构成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。
所以，磁盘的存储容量＝磁头数×磁道数×每磁道扇区数×每扇区字节数。
扇区是磁盘的最小组成单元。咱们应该看出来了，越靠圆心，扇区越短。那么，是不是越往外，扇区越长，存储的数据越多呢？
不一定。
旧式的硬盘，不论靠内仍是靠外，每个扇区的巨细是相同的，都是512字节。这种硬盘用柱面-磁头-扇区号（CHS，Cylinder-Head-Sector）组成的编号进行寻址。
而现在干流的硬盘，扇区密度是共同的，也便是说，越靠外侧，扇区数越多。每个扇区的巨细是4K字节，用一个逻辑块编号寻址（LBA，LogicalBlockAddressing）。
以扇区为根底，一个或多个接连的扇区组成一个块，叫做物理块。所以，硬盘往往又名块设备（BlockDevice）。
除了传统机械硬盘之外，跟着本身本钱的不断下降，SSD固态硬盘（SolidStateDisk或SolidStateDrive）正在敏捷鼓起并成为干流。
这是一种由操控单元和固态存储单元（DRAM或FLASH芯片）组成的硬盘。它的接口规范和界说、功能及运用方法上与一般机械硬盘根本相同，但速度要快得多。
固态硬盘的产品外形和尺度上也与一般机械硬盘（2.5寸）共同。因为固态硬盘没有一般硬盘的旋转介质，因此抗震性极佳。固态硬盘内部芯片的工作温度规模也很宽（-40~85℃），所以适用于许多较为严苛的工作环境。
▉什么是逻辑卷？什么是文件体系？为了便利办理，咱们能够将硬盘这样的物理块设备，分割成多个逻辑块设备。或许，咱们也能够将多个物理块设备，组合成一个容量更大的逻辑块设备。
底层的相关技能和东西，包含RAID（咱们或许比较了解）、JBOD、卷办理体系（VolumeManager）。
Windows的卷办理体系，便是它自带的磁盘办理东西。而Linux的，是大名鼎鼎的LVM（LogicalVolumeManager，逻辑卷办理）。
咱们先说说Windows的。
在Windows中，磁盘分为根本磁盘和动态磁盘。默许状况下，用户用的都是根本磁盘。
一个根本磁盘能够区分为多个分区，分区类别包含主分区、扩展分区和逻辑分区。
硬盘分区
主分区是硬盘的发动分区，咱们常说的“C盘”便是硬盘上的主分区。MBR分区表能够区分出4个主分区。假设运用GPT分区，能够办理128个主分区。
除掉主分区以外，硬盘剩余的容量就被认定为扩展分区。扩展分区不能直接运用。扩展分区能够分红一个或若干个逻辑分区，也便是咱们的“D盘”、“E盘”等。
动态磁盘是根本磁盘的晋级形式。在动态磁盘中，分区叫做卷。卷的呈现，便是为了便于对多硬盘进行办理。
容易来说，动态磁盘能够将不同硬盘分到一个卷。假设你手中有160G和250G硬盘各一块，假设想区分90G和320G的分区，就能够凭借动态磁盘来完结。
动态磁盘里边的卷，又分为容易卷、跨区卷、带区卷、镜像卷、RAID-5卷。限于篇幅，就不做详细介绍了。根本磁盘里的分区，现在也被微软改叫为卷。
再来看看Linux的LVM东西。
其实LVM和动态磁盘的思路差不多的，也是把物理空间变成逻辑空间。
首要，物理存储介质进行初始化，变成物理卷（PV，physicalvolume）。
然后，一个或多个物理卷组成一个卷组（VG，VolumeGroup）。
创立卷组之后，再创立逻辑卷（LV，logicalvolume）。
整个历程，如下图所示：
LVM首要元素的构成
好了，不论是Windows仍是Linux，逻辑卷都有了，是不是能够直接运用它们啦？
不可，还差一步。那便是文件体系（FileSystem）。
文件体系就像库房办理员。作为用户，你不须要知道库房里边究竟是什么姿态，只须要把货品交给他，他会以一个树形结构目录，挂号这些货品。你来取的时期，只须要告知他途径，他就会把货品交给你。
文件夹结构
文件体系有许多种类型，常见的有Windows的FAT/FAT32/NTFS（咱们应该很了解），还有便是Linux的EXT2/EXT3/EXT4/XFS/BtrFS等。
Windows体系下，经过对分区（卷）进行文件体系格式化，再分配一个盘符，咱们就能够在“我的电脑”里看到可用的磁盘。Linux体系下，咱们须要对逻辑卷入行文件体系格式化，然后履行挂载操作，也就能对存储空间进行运用了。
▉什么是DAS/NAS/SAN除了内置存储之外，跟着存储容量需求的不断添加，加上保护便利性的须要，估算机体系开端引入了外挂存储。也便是说，硬盘从估算机的内部，跑到了估算机的外部。
外挂存储分为两种，一种是直连式存储（DAS，DirectAttachedStorage），还有一种是网络存储（FAS，FabricAttachedStorage）。
DAS直连式存储，一般是运用专用线缆（例如SCSI），与存储设备（例如磁盘阵列）进行直连。
尽管数据存储设备看似在外部，但直接挂接在服务器内部总线上，是整个服务器结构的一部分。
DAS的缺陷是存储设备只能衔接到一台主机运用，无法同享，本钱较高，且安全性可靠性较低。
FAS网络存储，是一种多点衔接式的存储。它又分为NAS（Network-attachedStorage，网络接入存储）和SAN（StorageAreaNetwork，存储区域网络）。
这些概念的姓名十分像，咱们千万别晕。画个图看得理解一些：
NAS与DAS比较，最大的特色对错直连。它能够经过IP网络，完结多台主机与存储设备之间的衔接。
NAS大大提高了存储的安全性、同享性和本钱。可是I/O（输入输出）逐渐成为功能瓶颈。跟着应用服务器的不断添加，网络体系功率会急剧下降。
而SAN并不存在这个问题。
前期的SAN架构专指FCSAN，它经过专用光纤通道交换机拜访数据，选用FC协议。FC（光纤通道）的带宽显着高于NAS的以太网，而且稳定性也更好。
后来，有了iSCSI协议（InternetSCSI，2003年正式成为规范）而且干流操作体系开端支撑，就有了IPSAN（运用IP网络和设备）。
说白了，iSCSI便是走IP网络的SCSI。一方面扩展了衔接间隔，另一方面添加了衔接的服务器数量（本来的SCSI-3的上限是15）。
SAN和NAS的要害差异，就在于文件体系的方位。画个图就理解了：
能够看出，假设说SAN是一块网络硬盘的话，NAS根本上现已像一台独立的服务器了。NAS具有文件体系，用户能够经过TCP/IP协议直接拜访上面的数据。
现在许多家庭都开端运用小型NAS设备，相当于一个小型服务器。
在NAS的形式下，不同的客户端能够运用网络文件体系（NetworkFileSystem）拜访NAS上的文件。常见的网络文件体系有Windows网络的CIFS（也叫SMB）、类Unix体系网络的NFS等。
FTP、HTTP其实也算是文件存储的某种独特完结，它们经过某个URL地址来拜访一个文件。
▉未完待续……跟着互联网的持续发展，网络上的数据量在不断激增，这给存储体系带来了巨大的压力和应战。
云估算的鼓起，会给咱们全新的解决方案吗？
请看下期——《目标存储的深度揭秘》
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