一、存储作为计算机的一份子

计算机是如何设计的？

现代计算机采用的是冯诺依曼体系结构，包含控制器、运算器、存储器和输入输出设备。其中，存储器分为内存储器和外存储器，而外存储器包括硬盘、光盘和U盘等。CPU与外存储器的通信是通过IO总线进行。

计算机各部件的性能参数大致是：CPU每秒处理的指令数为百万条，RAM为数十万条，而硬盘为200~300条。可以看出，硬盘是计算机系统的处理瓶颈。

硬盘长什么样？

每个硬盘包含多个盘片，每个盘片又划分多个磁道，每个磁道又分为多个扇区。

扇区即是硬盘中最小的物理存储单位，也是读写基本单位，大小是为512字节或4096字节。

我们人类是如何存数据的？

现在我们习惯于使用电脑进行办公，我们打开WPS进行写作或者制作表格，然后将其保存成某个盘某个目录下的某个文件。下次在查看资料时，便在某盘某目录下去找某文件就可以。也就是说，我们的数据都是以文件形式存在某个目录下的，“文件”是人类视角下的存储数据的最小单位，存数据则新建文件，查看数据则打开某个文件。

数据从文件到扇区发生了什么？

我们新建、编辑和删除都是围绕文件进行，硬盘存储数据的最小单位是扇区。

在我们与硬盘之间，还有个操作系统（具体地说是文件系统），负责将文件分配到硬盘上，也就是对存储在硬盘上的数据进行组织。如FAT文件系统、NTFS文件系统。

文件系统对硬盘块进行管理，将文件拆分成若干个块，存放到硬盘的不同扇区里面。块与扇区的对应关系是2的n次方。这里的块和扇区的映射由硬盘驱动器来做，当然硬盘驱动器还进行读取数据、控制磁头等操作。

这样，我们就不需要关注文件如何存储在硬盘。转换流程为：

二、存储脱离计算机独立发展

当计算机的硬盘存储空间不够时，可以通过增加外挂硬盘的方式来增加容器。外挂硬盘比较多时，可以把它们打包放到一个柜子里，称为硬盘扩展柜，常称为 JBOD （Just a Bunch of Disks）。JBOD的使用方法是多块硬盘顺次写入，当第一块硬盘存满了，会继续存到下一块JBOD的缺点是当有一块硬盘损坏时，所有数据将丢失。

为解决数据丢失带来的安全问题，在硬盘扩展柜中引入 RAID 。

RAID，全称redundant array of independent disks，独立硬盘冗余阵列，也就是多个独立的硬盘组成一个大硬盘，这个硬盘具有冗余特性，允许某个硬盘损坏后，数据仍可用。RAID通过在多个硬盘上并发读写数据来提高存储的 I/O 性能，通过数据冗余来提高数据的高可用。

那么，如何来做RAID？

将硬盘阵列进行横切、竖切形成带、条。带、条交叉点形成逻辑硬盘。

RAID控制器是一种硬件设备或软件程序，用于管理计算机或存储阵列中的硬盘驱动器（HDD）/固态硬盘（SSD），以便它们能如逻辑部件一样工作，各司其职。

RAID标准从RAID0到RAID6。其中，RAID0没有容错设计，RAID1使用镜像。