硬盤基礎知識之磁盤分區(qū)

　　磁盤的分區(qū)

　　裝過系統(tǒng)的人都知道必須要分區(qū)后才能安裝系統(tǒng)，形象點的說比如windows里C:,D:之類的東西;如果你要問硬盤為什么要分區(qū)，我也說不上來很嚴格的原因，首先從使用習慣上來講，我們不希望數(shù)據(jù)雜亂無章堆積在一起，其次，如果不分區(qū)，如何才能在一塊硬盤上使用不同的文件系統(tǒng)(下面講到)呢，學院派的說法是：數(shù)據(jù)安全和性能考慮。

　　先要說硬盤中最最重要的第一扇區(qū)，因為整塊硬盤的重要信息都在這里：

　　MBR(Master Boot Record 主啟動記錄)：開機引導程序就在安裝在此，占用446byte;

　　DPT(Disk Partition table 硬盤分區(qū)表)：記錄硬盤上的分區(qū)元信息，占用64byte。

　　MBR是如何工作的呢，不用深究，反正就是系統(tǒng)開始時會主動讀取數(shù)據(jù)的地方，這樣才能引導進行操作系統(tǒng)的啟動;

　　DPT要仔細的講講，分區(qū)的大致意思就如同搶地盤，不過人家比較規(guī)矩，按照柱面(最小的分區(qū)單位)分配，比如第一個分區(qū)從柱面1-200，第二個分區(qū)201-500，但三個分區(qū)501-1000...(省略并非可以無限分配下去哦)

　　為啥說不能一直分配下去呢，技術柱面數(shù)量足夠，因為上面說到硬盤分區(qū)表只有64個字節(jié)，每條分區(qū)記錄需要占用16字節(jié)，最多只能分4個，疑問在此：我的電腦怎么分了5個(cdefg)?

　　其實我說的4個分區(qū)是所謂的主分區(qū)，為了能支持很多分區(qū)引入了擴展分區(qū)的概念， 也就是說，可以使用DPT中一條記錄來記錄擴展分區(qū)的信息，然后在擴展分區(qū)中再繼續(xù)劃分邏輯分區(qū)，而邏輯分區(qū)的分區(qū)信息則記錄在擴展分區(qū)的第一個扇區(qū)中，如此則可以像鏈表一樣劃分出很多分區(qū)來。但注意，一個分區(qū)表中可以有1~4條主分區(qū)，但是最多只能有1個擴展分區(qū)

　　分區(qū)表之間是如何關聯(lián)的，詳細講一下，分區(qū)表是一個單向鏈表，第一個分區(qū)表，也就是位于硬盤第一個扇區(qū)中的DPT，可以有一項記錄擴展分區(qū)的起始位置柱面，類似于指針的概念，指向擴展分區(qū)(圖3)，根據(jù)這項記錄我們可以找到擴展分區(qū)的某柱面0磁頭1扇區(qū)(CHS)，而這個扇區(qū)中又存放了第二個分區(qū)表，第二個分區(qū)表第一項記錄一般表述了當前所在的邏輯分區(qū)的起始/終止柱面，第二項記錄表述了下一個邏輯分區(qū)所在的0磁頭1扇區(qū)(CHS),第三、第四項記錄不存任何信息(圖4)。

　　請看下圖，主引導記錄/分區(qū)表所在的是硬盤第一個分區(qū)，基本分區(qū)1、基本分2、基本分區(qū)3都是主分區(qū)、擴展分區(qū)內(nèi)有2個邏輯分區(qū)，每個邏輯分區(qū)的第一個扇區(qū)都是分區(qū)表。

　　分區(qū)后的系統(tǒng)啟動

　　之前提到MBR中安裝的引導加載程序，他的作用是什么?

　?、?nbsp;提供開機菜單選項：可以供用戶選擇啟動哪個操作系統(tǒng)，這是多重引導功能。

　　② 加載操作系統(tǒng)內(nèi)核：每個操作系統(tǒng)都有自己的內(nèi)核，需要引導程序來加載

　?、?nbsp;轉交給其他引導程序：可以將工作移交給其他引導程序來進行上述操作。

　　其實引導加載程序除了可以安裝在MBR中，還可以直接安裝在每個分區(qū)的引導扇區(qū)(DBR)中，注意下，每個分區(qū)(主分區(qū)、邏輯分區(qū))都有一個自己的啟動扇區(qū)，專門用來安裝引導加載程序，如上圖表3。

　　系統(tǒng)啟動過程：

　?、?nbsp;首先,BIOS啟動后，讀取硬盤第一個扇區(qū)MBR中的引導加載程序(可能是windows或者linux的grub)

　?、?nbsp;MBR中的引導程序提供開機菜單，你可以選擇1)直接加載windows 內(nèi)核 2)將工作轉交給windows 分區(qū)內(nèi)的引導扇區(qū)中的加載程序，讓他自己去加載內(nèi)核 3)轉交給linux分區(qū)內(nèi)引導扇區(qū)，讓他去加載linux.

　?、?nbsp;根據(jù)用戶選擇的選項和引導加載程序中記錄的分區(qū)，到分區(qū)表找對應的分區(qū)柱面號等分區(qū)信息，啟動內(nèi)核或者分區(qū)加載程序。

　　Window安裝時默認會自動將MBR和windows所在分區(qū)的引導扇區(qū)都裝上引導程序，而不會提供任何選項給用戶選擇，因此如果之前裝過其他操作系統(tǒng)，然后再另外裝一個windows時，會把公用的MBR覆蓋掉，如此，原來的操作系統(tǒng)就無法啟動了。如果先裝windows，然后裝linux，linux 會覆蓋MBR，然后讓用戶選擇是否將windows等其他操作系統(tǒng)的啟動項添加進來，如果你選擇了添加進來，那么你在開機時就會有兩個選項讓用戶進行選擇了。

　　文件系統(tǒng)

　　文件系統(tǒng)也是很大很復雜的話題，我們?nèi)匀灰员容^通俗、粗顆粒度來講解，試想一下，我們的文件如何對應到磁盤的扇區(qū)上呢，所以光有底層的概念 磁道 扇區(qū)是沒有用的，需要更加抽象的數(shù)據(jù)類型或結構來抽象底層的細節(jié)。

　　文件系統(tǒng)是一套實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲、分級組織、訪問和獲取等操作的抽象數(shù)據(jù)類型(Abstract data type)。

　　文件系統(tǒng)是一種用于向用戶提供底層數(shù)據(jù)訪問的機制。它將設備中的空間劃分為特定大小的塊(扇區(qū))，一般每塊512字節(jié)。數(shù)據(jù)存儲在這些塊中，大小被修正為占用整數(shù)個塊。由文件系統(tǒng)軟件來負責將這些塊組織為文件和目錄，并記錄哪些塊被分配給了哪個文件，以及哪些塊沒有被使用。

　　不過，文件系統(tǒng)并不一定只在特定存儲設備上出現(xiàn)。它是數(shù)據(jù)的組織者和提供者，至于它的底層，可以是磁盤，也可以是其它動態(tài)生成數(shù)據(jù)的設備(比如網(wǎng)絡設備)。