引言：扇面是磁盘中最小的物理存储单位，而块是操作系统最小的逻辑存储单位。
1、 磁盘块的概念
物理层面，一个磁盘按层次分为：磁盘组合 -> 单个磁盘 -> 某一盘面 -> 某一磁道 -> 某一扇区 。回顾之前内容，每个磁盘有多条同心圆似的磁道，磁道被分割成多个部分。每部分的弧长加上到圆心的两个半径，恰好形成一个扇形，所以叫做扇区。扇区是磁盘中最小的物理存储单位。
由于扇区数目众多在寻址时比较困难，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个块，再对块进行整体的操作，即块是操作系统中最小的逻辑存储单元。这样可以使操作系统忽略底层物理存储结构的设计。磁盘块是操作系统自己“杜撰”的，是一个虚拟的概念。其大小由操作系统决定，通常一个块 = 单个扇区大小 * 2的n次方，其中n是可修改的。
2、 磁盘块地址
操作系统在对磁盘进行管理时，通常以磁盘块作为最小单位。而定位一个磁盘块则通过磁盘块地址进行。磁盘块地址类似于访问内存时需要提供的内存地址，操作系统访问磁盘块的时候需要提供磁盘块地址。不过磁盘块地址比内存地址更加复杂，其包含多个部分，具体细节因操作系统的差异而不同。
典型的操作系统都会标明磁道（磁柱）、盘面（磁头）、扇面三个参数，以这种方式给出的地址称为逻辑块地址（Logical Block Address, LBA）,这里之所以用“逻辑”是因为LBA不一定与磁盘上面的块存储区域的真实物理地址对应；磁盘控制器将负责进行从LBA到物理地址的映射。下图给出就是一种LBA地址。
LBA用于将磁盘读写请求传送给磁盘控制器。在磁盘读取请求数据里，所要读取信息的起始地址由磁道号（磁柱）、扇面号和盘面号（柱头）组成，而扇面计数则给出了该次磁盘访问将要读取的扇面数量。磁盘控制器将这些参数转换为一系列的底层磁盘操作。再对磁盘进行读取时，操作系统负责将该数值写入到磁盘驱动器界面里制定的I/O端口。另外5个额外的、宽度为一个字节的寄存器则用来驱动读写命令和状态信息。
3、读取磁盘上一个扇面的过程：
1、操作系统将要读取的LBA传送给磁盘驱动器并启动读取命令。
2、磁盘驱动器将磁头移动到正确的位置，并启动处于制定盘面上的磁头来搜索指定的磁道。在磁头的移动过程中，读取磁头不断检查下面的扇面号直到所要求的扇面找到为止。
3、磁盘控制器将扇面数据和ECC（Error Checking and Correcting，错误检查和纠正）信息传送到一个处于磁盘界面的缓冲区。这里ECC信息是数据流动动态过程中，进行计算得到的。
4、磁盘驱动器向操作系统发出“数据就绪”信号。
5、操作系统从磁盘界面的缓冲区读取数据，既可以按照一个字节一个字节的方式读取，也可以启动DMA命令读取。
4、一些小点
4.1、块、操作系统最小单元
磁盘的原理、物理实现，磁盘控制器是按照扇区这个单位完成数据读取操作的，故磁盘读写基本单位是扇区。扇区数目众多在寻址时比较困难，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个块，再对块进行整体的操作，即块是操作系统中最小的逻辑存储单元。文件系统就是操作系统的一部分，所以文件系统的最小单位也是块。
4.2、为什么磁盘块大小必须是扇区大小的整数倍呢？
磁盘读取数据的基本单位就是单个扇区，通常一个块 = 单个扇区大小 * 2的n次方。n是整数，磁盘的IO速度更快，会更合理的利用资源。否则会对扇区进行分割。
4.3、4K对齐的概念
随着时代发展，硬盘容量不断扩展，使得之前定义的每个扇区512字节不再是那么的合理，于是改为每个扇区4096 个字节，也就是现在常说的“4K扇区”。随着NTFS成为了标准的硬盘文件系统，其文件系统的默认分配单元大小（块）也是4096字节，为了使块与扇区相对应，即使物理硬盘分区与计算机使用的逻辑分区对齐，保证硬盘读写效率，所以就有了“4K对齐”的概念。
新标准的”4K扇区”的硬盘厂商为了保证与操作系统兼容，也将扇区模拟成512B，会默认定义为4096字节大小为一个块，但因为其引导区占用了一个磁道共63个扇区，真正的文件系统在63号扇区之后。
参考资料：
1、《操作系统之哲学原理》 邹恒明著
2、电脑中常用的“扇区”、“簇”、“块”、“页”等概念
3、扇区和磁盘块的区别是什么
本文作者：Leborn_db
