Linux 儲存體架構包含磁碟介面、實體結構、分區邏輯與檔案系統。本文系統整理 IDE/SATA/SCSI/SAS/USB 介面傳輸率、機械硬碟 (CHS) 與固態硬碟架構差異、柱面/磁道/扇區定義、分區限制與 RAID 等級基礎知識。
一、磁碟 I/O 介面類型
1. 傳輸類型分類
- 並行：同一纜線接多裝置（IDE 雙裝置、SCSI 寬/窄頻）
- 串行：同一纜線單一裝置（SATA、SAS、USB）
2. 理論傳輸率
| 介面 | 類型 | 理論頻寬 |
|---|
| IDE (ATA) | 並行 | 133 MB/s |
| SCSI Ultra320/640 | 並行 | 320/640 MB/s |
| SATA 3.0 | 串行 | 6 Gbps (~600 MB/s) |
| SAS 3.0 | 串行 | 6 Gbps (~600 MB/s) |
| USB 2.0 | 串行 | 480 Mbps (~60 MB/s) |
二、硬碟實體結構
機械硬碟 (HDD)
- 盤片/磁頭/機械臂：盤片雙面塗磁性物質，磁頭固定於機械臂同步移動
- 轉速：5400/7200/10000/15000 RPM，影響平均尋道時間
- CHS 幾何：
- Track (磁道)：同一半徑圓周
- Sector (扇區)：最小儲存單位，傳統 512 bytes
- Cylinder (柱面)：所有盤面同編號磁道組成的圓柱面，**分區以柱面為單位**
- 效能分布：外圈柱面線速度快，效能優於內圈（Windows C 槽通常置於外圈）
固態硬碟 (SSD)
- 多通道並行存取，模擬 HDD 邏輯介面
- 隨機讀寫 IOPS 遠超 HDD（消費級讀 ~400k IOPS、寫 ~200k IOPS）
- 無機械結構，抗震、靜音、功耗低
理解底層儲存特性，有助於分區規劃、效能調校與故障排查。
