上图描述了磁盘的整体结构。磁盘由多个盘片组成，其中一个盘片有正反两个盘面，每个盘面上有一个磁头，盘片的每个盘面被划分成多个同心圆，也就是磁道，每个磁道又被划分成若干弧段， 每段称为一个扇区。柱面是指不同盘面上相同磁道编号的组合，簇是指物理相邻的若干个扇区。
磁盘空间主要通过以下 4 个属性计算得出：
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盘面数量
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磁道数量
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扇区数量
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扇区大小
例如，某磁盘具有以下属性：
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8 个盘片，16 个盘面。
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每个盘面有 2^16=65536 个磁道。
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每个磁道 256 个扇区。
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每个扇区 4096 个字节。
那么这块磁盘总空间为：
16 × 65536 × 256 × 4096Bytes = 1TB
日常使用磁盘中，特别是在读写磁盘操作过程中，偶尔会听到磁盘里面会发出一些噪音，这是磁盘的磁头在不停寻址产生的高速旋转。
磁盘的性能主要受以下因素的影响：
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寻道时延
磁臂移动到指定磁道所需要的时间。
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旋转时延
把扇区移动到磁头下面的时间。
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传输时延
从磁盘读出或将数据写入磁盘的时间。
所以总时延 = 寻道时间 + 旋转延迟 + 传输时间。
虽然磁盘的性能由自身决定，但可以通过一些外部的方法对磁盘的使用性能进行优化，我们知道磁盘在使用上主要的性能问题是磁盘访问 IO，因此，解决思路就是在相同访问数据量的情况下，降低磁盘 IO 的开销。
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可以将磁盘的数据缓存到主存中，通过操作主存中的数据，定期批量的刷新到磁盘保存，了解数据库系统的同学应该知道，这种方式跟数据库的 checkpoint 机制很相似。
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通过一些算法优化磁盘的访问，例如使用多盘来让更多的磁头同时参与访问磁盘块，或者将需要访问的块放到同一个柱面来降低寻道和旋转的时间等。
总而言之，所有方法的原则就是降低磁盘 IO 或者提高磁盘数据的访问。
磁盘的故障一般分为以下几个方面：
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间断性故障
反复读取间断性成功。
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介质损坏
存储数据的扇区中一个或多个二进制位永久损坏，这种故障无法通过重复读取来解决。
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写故障
不能写入扇区，也不能检索写过的扇区。
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磁盘崩溃
整个磁盘不能读写。
对于上述磁盘读写错误的故障，实际中也是有一些检测机制来发现故障问题。
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校验和技术（checksum），原理是在数据的最后加上根据数值内容进行的某种数学的叠加计算。
这里介绍一种简单的数字校验和技术：奇偶校验和。
如上图所示，假设有二进制内容 01101000，使用 1 位的奇偶位，如果二进制内容中有奇数个 1，那么认为数据具有奇数奇偶性，奇偶位为 1，也就是 011010001；如果数值中有偶数个 1，那么认为数据具有偶数奇偶性，奇偶位为 0，也就是 111011100。
那磁盘在读取数据时，因为已知二进制内容奇偶性，假设二进制内容 01101000 发生了变化，那么通过计算奇偶位后，发现与原来的奇偶位不一致，就可以认为磁盘发生了读故障。
当然，一个奇偶位只有 50% 的正确率，比如 01101000 发生变化的位数有 2 位，变成了 01111010，计算后的奇偶位还是 1，整体的奇偶性并没有变化，但实际上二进制内容已经发生变换，因此故障也就无法检测，这种场景可以通过增加奇偶位的数量来解决。例如增加了 8 位的奇偶位，则检测出错的概率是 1/2^8，以此类推。
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稳定存储，可以简单理解为扇区数据的冗余，例如下图中的 X 扇区，使用两个扇区来冗余避错。这跟数据库中多副本的原理是一样的。
