磁盤結(jié)構(gòu)

扇區(qū)，磁道，柱面和磁頭數(shù)

　　硬盤最基本的組成部分是由堅(jiān)硬金屬材料制成的涂以磁性介質(zhì)的盤片，不同容量硬盤的盤片數(shù)不等。每個(gè)盤片有兩面，都可記錄信息。每個(gè)磁道被分成許多扇形的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域叫一個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)可存儲(chǔ)128×2的N次方（N=0.1.2.3）字節(jié)信息。在DOS中每扇區(qū)是128×2的2次方=512字節(jié)，盤片表面上以盤片中心為圓心，不同半徑的同心圓稱為磁道。硬盤中，不同盤片相同半徑的磁道所組成的圓柱稱為柱面。磁道與柱面都是表示不同半徑的圓，在許多場(chǎng)合，磁?和柱面可以互換使用，我們知道，每個(gè)磁盤?兩個(gè)面，每個(gè)面都有一個(gè)磁頭，習(xí)慣用磁頭號(hào)來(lái)區(qū)分。扇區(qū)，磁道（或柱面）和磁頭數(shù)構(gòu)成了硬盤結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)，幫這些 參數(shù)可以得到硬盤的容量，基計(jì)算公式為：
　　存儲(chǔ)容量=磁頭數(shù)×磁道（柱面）數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)

　　其中整個(gè)磁盤的第一個(gè)扇區(qū)最重要（第一個(gè)扇區(qū)位于外圈。外圈周長(zhǎng)總大于內(nèi)圈周長(zhǎng)，也即外圈存儲(chǔ)密度要小些，可靠性高些。），因?yàn)樗涗泝蓚€(gè)重要信息：

• 主要啟動(dòng)記錄區(qū)（Master Boot Record，MBR）可以安裝開(kāi)?管理程序的地方，有446byte

• 分割表：記錄整個(gè)磁盤分割的狀態(tài)，有64byte

　　MBR?重要，因?yàn)橄到y(tǒng)開(kāi)機(jī)的時(shí)候會(huì)主動(dòng)去讀取這個(gè)區(qū)塊的內(nèi)容，這樣系統(tǒng)才知道如何開(kāi)機(jī)，如果你安裝了多重引導(dǎo)的系統(tǒng)，MBR都會(huì)有記錄。

　　分割表，一個(gè)磁盤只有先進(jìn)行分割，才能拿來(lái)被使用

磁盤分區(qū)表（分割表）：

　　前面看到的開(kāi)始和結(jié)束磁柱，那是文件系統(tǒng)的最小單位，也就是分隔槽的最小單位。

　　同時(shí)可以看出第一個(gè)扇區(qū)是在分區(qū)之外的

　　假設(shè)上面的硬盤裝置文件名為/dev/hda,那么這四個(gè)分隔槽?Linux系統(tǒng)中如下

• P1 /dev/hda1

• P2 /dev/hda2

• P3 /dev/hda3

• P4 /dev/hda4

　　當(dāng)操作系統(tǒng)是window，代號(hào)就分別是C,D,E,F

　　由于分隔表只有64字節(jié)，而每個(gè)分區(qū)需要16字節(jié)來(lái)表示，所以最多只能容納四個(gè)分割，這四個(gè)分割叫做主分區(qū)或者擴(kuò)展分區(qū)

• 其實(shí)所謂的『分割』叧是針對(duì)那個(gè) 64 bytes 的分割表進(jìn)行設(shè)定而已

• 硬盤默訃的分割表僅能寫入四組分割信息

• 這四組分割信息我們稱為主要(Primary)或者擴(kuò)展分區(qū)(Extended)分割槽

• 分割槽的最小單位為磁柱(cylinder)

• 當(dāng)系統(tǒng)要寫入磁盤時(shí)，一定會(huì)參考磁盤分區(qū)表，才能針對(duì)某個(gè)分割槽進(jìn)行數(shù)據(jù)癿處理

為什么要分割：

1. 數(shù)據(jù)的安全性：
　　因?yàn)槊總€(gè)分割槽的數(shù)據(jù)是分開(kāi)的！所以，當(dāng)你需要將某個(gè)分割槽的數(shù)據(jù)重整時(shí)，例如你要將計(jì)算機(jī)中 Windows 癿 C 槽重新安裝一次系統(tǒng)時(shí)， 可以將其他重要數(shù)據(jù)移動(dòng)到其他分割槽，例如將郵件、桌面數(shù)據(jù)移勱到 D 槽去，那舉 C 槽重灌系統(tǒng)幵丌會(huì)影響到 D 槽！ 所以善用分割槽，可以數(shù)據(jù)更安全。

2. 系統(tǒng)的效能考慮：
　　由二分割槽將數(shù)據(jù)集中在某個(gè)磁柱的區(qū)段，例如上圖當(dāng)中第一個(gè)分割槽位二磁柱號(hào)碼 1~100號(hào)，如此一來(lái)當(dāng)有數(shù)據(jù)要讀取自該分割槽時(shí)， 磁盤叧會(huì)搜尋前面 1~100 的磁柱范圍，由二數(shù)據(jù)集中了，將有助于數(shù)據(jù)讀取癿速度效能！所以說(shuō)，分割是很重?癿！

邏輯分區(qū)

　　既然分割表叧有記錄四組數(shù)據(jù)的空間，那舉是否代表我一顆硬盤最多只能分割出四個(gè)分割槽？當(dāng)然不是啦！一顆硬盤分割成十個(gè)以上的分割槽的！那又是如何達(dá)到呢？在Windows/Linux 系統(tǒng)?， 我們是透過(guò)剛剛談到的延伸（擴(kuò)展）分割(Extended)的方式來(lái)處理癿啦！擴(kuò)展分割的想法是：既然第一個(gè)分區(qū)所在的分割表只能記錄四個(gè)數(shù)據(jù)， 那我可否利用額外癿分區(qū)來(lái)記錄更多的分割信息？實(shí)際上圖示有點(diǎn)像底下這樣：

　　在上圖當(dāng)中，我們知道硬盤的四個(gè)分割記錄區(qū)僅使用到兩個(gè)，P1 為主要分割，而 P2 則為擴(kuò)展分割。請(qǐng)注意， 擴(kuò)展目的是使用額外的分區(qū)來(lái)記錄分割信息，擴(kuò)展分割本身并不能被拿來(lái)格式化。 然后我們可以透過(guò)擴(kuò)展分割所指向的那個(gè)區(qū)塊繼續(xù)作分割的記錄。

　　如上圖右下方那個(gè)區(qū)塊有繼續(xù)分割出五個(gè)分割槽， 這五個(gè)由擴(kuò)展分割繼續(xù)切出來(lái)的分割槽，就被稱為邏輯分割槽(logical partition)。 同時(shí)注意一下，由于邏輯分割槽是由擴(kuò)展分割繼續(xù)分割出來(lái)的，所以他可以使用的磁柱范圍就是擴(kuò)展分割所設(shè)定的范圍喔！ 也就是圖中的 101~400 啦！

　　同樣癿，上述的分割槽在 Linux 系統(tǒng)中癿裝置文件名分別如下：

• P1:/dev/hda1

• P2:/dev/hda2

• L1:/dev/hda5

• L2:/dev/hda6

• L3/dev/hda7

• L4:/dev/hda8

• L5:/dev/hda9

　　怎么么有裝置文件名沒(méi)有/dev/hda3 不/dev/hda4 呢？因?yàn)榍懊嫠膫€(gè)號(hào)碼都是保留給 主分區(qū)和擴(kuò)展分區(qū)嘛！ 所以邏輯分割槽的裝置名稱號(hào)碼就由 5 號(hào)開(kāi)始了！這是個(gè)很?要癿特性！

　　window下C盤是主分區(qū)，DEFGH等等都是擴(kuò)展分區(qū)下的一個(gè)邏輯分區(qū)（能格式化，能直接拿來(lái)使用的要么是主?區(qū)，要么是邏輯分區(qū)）

　　主要分割、擴(kuò)展分割，與邏輯分割的特性我們作個(gè)簡(jiǎn)單的定義：

1.  主要分割不延伸分割最多可以有四筆(硬盤的限制)

2.  擴(kuò)展分割最多只能能有一個(gè)(操作系統(tǒng)的限制)

3.  邏輯分割是由擴(kuò)展分割持續(xù)切割出來(lái)的分割槽；

4.  能夠被格式化后，作為數(shù)據(jù)存取的分割槽為主要分割和邏輯分割。擴(kuò)展分割無(wú)法格式化；

5.  邏輯分割的數(shù)量依操作系統(tǒng)而不同，在 Linux ?統(tǒng)中，IDE 硬盤最多有 59 個(gè)邏輯分割(5 號(hào)到63 號(hào))， SATA 硬盤則有 11 個(gè)邏輯分割(5 號(hào)到 15 號(hào))

　　分割是個(gè)很麻煩的東西，因?yàn)樗?span style="box-sizing: border-box; color: rgb(0, 0, 255);">以磁柱為單位的『連續(xù)』磁盤空間， 擴(kuò)展分割又是個(gè)類似獨(dú)立?磁盤空間，所以在分割的時(shí)候得要特別注意。

　　如果擴(kuò)展分區(qū)被破壞，那么它所有的邏輯分區(qū)將被刪除，因?yàn)檫壿嫹指钍怯涗浽跀U(kuò)展分區(qū)里的。

?　所以總的來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)磁盤的第一個(gè)扇區(qū)物理實(shí)體壞掉了，那么這個(gè)磁盤也就木有用處了。 因?yàn)橄到y(tǒng)如果找不到分割表，怎知道如何讀取磁柱區(qū)間呢

舉個(gè)栗子：

　　假如我的PC 有兩顆 SATA 硬盤，我想在第二顆硬盤分割出 6 個(gè)可用的分割槽(可以存取數(shù)據(jù))， 那每個(gè)分割槽在 Linux 系統(tǒng)下癿裝置文件名為何？且分割類型各為何？至少寫出兩種不同的分割方式。
答：
　　由于P(primary)+E(extended)最多只能有四個(gè)，其中 E 最多只能有一個(gè)?，F(xiàn)在題目要求 6個(gè)可用分割槽，因此不可能分出四個(gè) P。 底下我們假設(shè)兩種環(huán)境，一種是將前四號(hào)全部用完，一種是僅花費(fèi)一個(gè) P 及一個(gè) E 的情況（window經(jīng)典分割方式）：
? P+P+P+E 環(huán)境：

　　P+E:

開(kāi)機(jī)程序

　　操作系統(tǒng)也是軟件，那開(kāi)機(jī)的時(shí)候我的計(jì)算機(jī)是如何認(rèn)識(shí)這個(gè)操作系統(tǒng)軟件并執(zhí)行他的？ 明明開(kāi)機(jī)時(shí)我的計(jì)算機(jī)還沒(méi)有任何軟件系統(tǒng)，那他要如何讀取硬盤內(nèi)的操作系統(tǒng)檔案呢

• CMOS 是記錄各項(xiàng)硬件參數(shù)且?入在主板上面癿儲(chǔ)存器

• BIOS 則是一個(gè)寫入到主板上癿一個(gè)韌體( 韌體就是寫入到硬件上的一個(gè)軟件程序)

　　這個(gè) BIOS 就是在開(kāi)機(jī)的時(shí)候，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)主動(dòng)執(zhí)行癿第一個(gè)程序了！

　　接下來(lái) BIOS 會(huì)去分析計(jì)算機(jī)里面有哪些儲(chǔ)存設(shè)備，我們以硬盤為例，BIOS 會(huì)依據(jù)使用者的設(shè)定去取得能夠開(kāi)機(jī)的硬盤（或者U盤，磁盤。BIOS可以設(shè)定開(kāi)機(jī)順序）， 并且到該硬盤里面去讀取第一個(gè)扇區(qū)的MBR 位置。 MBR 這個(gè)僅有 446 bytes 的硬盤容量里面會(huì)放置最基本的開(kāi)機(jī)管理程序， 此時(shí) BIOS 就功成園滿，而接下來(lái)就是 MBR 內(nèi)的開(kāi)機(jī)管理程序的工作了。
　　這個(gè)開(kāi)機(jī)管理程序的目的是在加載(load)核心檔案， 開(kāi)機(jī)管理程序是操作系統(tǒng)在安裝的時(shí)候所提供，所以他會(huì)認(rèn)識(shí)硬盤內(nèi)的文件系統(tǒng)格式，因此就能夠讀取核心檔案， 然后接下來(lái)就是核心檔案的工作，開(kāi)機(jī)管理程序也功成園滿，然后就是大家所知道的操作系統(tǒng)的任務(wù)啦！

　　1. BIOS：開(kāi)機(jī)主動(dòng)執(zhí)行的韌體，會(huì)認(rèn)識(shí)第一個(gè)可開(kāi)機(jī)的裝置
　　2. MBR：第一個(gè)可開(kāi)機(jī)裝置的第一個(gè)扇區(qū)內(nèi)癿?要啟動(dòng)記錄區(qū)塊，內(nèi)含開(kāi)機(jī)管理程序
　　3. 開(kāi)機(jī)管理程序(boot loader)：一支可讀取核心檔案來(lái)執(zhí)行的軟件
　　4. 核心檔案：開(kāi)始操作系統(tǒng)的功能

　 這個(gè) boot loader 癿主要任務(wù)有底下這些項(xiàng)目：

•  提供選單：用戶可以選擇不同的開(kāi)機(jī)項(xiàng)目，這也是多重引導(dǎo)的重要功能！

• 載入核心檔案：直接指向可開(kāi)機(jī)的程序區(qū)段來(lái)開(kāi)始操作系統(tǒng)；

• 轉(zhuǎn)交其他 loader：將開(kāi)機(jī)管理功能轉(zhuǎn)交給其他 loader 負(fù)責(zé)。

　　第三點(diǎn)不好理解，其實(shí)同時(shí)還有一點(diǎn)狠狠重要

• 開(kāi)機(jī)需要管理程序

• 開(kāi)機(jī)管理程序可以安裝在MBR和每個(gè)分割槽的啟動(dòng)扇區(qū)(boot sector）

　　其實(shí)可以理解的是一個(gè)磁盤不知?個(gè)MBR功能區(qū)，只不過(guò)ＭＢＲ是第一個(gè)扇區(qū)的主要啟動(dòng)記錄區(qū)塊，內(nèi)含開(kāi)機(jī)啟動(dòng)程序，但是其他分割槽還有各別的啟動(dòng)扇區(qū)！這個(gè)特色就能造就多重引導(dǎo)的功能??！

　　假設(shè)個(gè)人計(jì)算機(jī)只有一個(gè)硬盤，里面切成四個(gè)分割槽，其中第一、二分割槽分別安裝了 Windows 及 Linux， 你要如何在開(kāi)機(jī)的時(shí)候選擇用 Windows 還是 Linux 開(kāi)機(jī)呢？假設(shè)MBR 內(nèi)安裝的是可同時(shí)認(rèn)識(shí) Windows/Linux 操作系統(tǒng)的開(kāi)機(jī)管理程序， 那舉整個(gè)流程可以圖標(biāo)如下：

　　圖中藍(lán)色小方塊是各個(gè)分區(qū)的啟動(dòng)扇區(qū)（內(nèi)可能含開(kāi)機(jī)啟動(dòng)程序），橙色小方塊是各個(gè)分區(qū)的核心檔案。

　　MBR內(nèi)含開(kāi)機(jī)啟動(dòng)程?，可以直接指向某個(gè)分區(qū)的核心檔案，也可以指向某個(gè)分區(qū)的啟動(dòng)扇區(qū)

Linux的開(kāi)?啟動(dòng)程序一般就是Grub軟件

　　在上圖中我們可以看出，MBR 的開(kāi)機(jī)管理程序提供兩個(gè)選單，選單一(M1)可以直接加載 Windows 的核心檔案來(lái)開(kāi)機(jī)； 選單二(M2)則是將開(kāi)機(jī)管理工作交給第二個(gè)分割槽的啟動(dòng)扇區(qū)(boot sector)。當(dāng)使用者在開(kāi)機(jī)時(shí)候選擇選單二時(shí)， 那舉整個(gè)開(kāi)?管理工作就會(huì)交給第二分割槽的開(kāi)機(jī)管理程序了。 當(dāng)?shù)诙€(gè)開(kāi)機(jī)管理程序啟動(dòng)后，該開(kāi)機(jī)管理程序內(nèi)(上圖中)僅有一個(gè)開(kāi)機(jī)選單，因此就能夠使用 Linux 的核心檔案來(lái)開(kāi)機(jī)。 這就是多重引導(dǎo)的工作情況啦！我們將上圖作個(gè)總結(jié)：

• 每個(gè)分割槽都擁有自己的啟動(dòng)扇區(qū)(boot sector)

• 圖中的系統(tǒng)槽為第一及第二分割槽，

•  實(shí)際可開(kāi)機(jī)的核心檔案是放置到各分割槽內(nèi)的！

•  loader 只會(huì)認(rèn)識(shí)自己的系統(tǒng)槽內(nèi)的可開(kāi)機(jī)核心檔案，以及其他 loader 而已；

•  loader 可直接指向或者是間接將管理權(quán)轉(zhuǎn)交給另一個(gè)管理程序。

　　如果要安裝多重引導(dǎo)， 最好先安裝 Windows 再安裝Linux呢？這是因?yàn)椋?/span>

       Linux 在安裝的時(shí)候，你可以選擇將開(kāi)機(jī)管理程序安裝在 MBR 或者其他分割槽的啟動(dòng)扇區(qū)， 而且Linux 癿 loader 可以手動(dòng)設(shè)定選單(就是上圖的M1, M2...)，所以你可以在 Linux 癿 boot　loader（開(kāi)機(jī)啟動(dòng)程序） 里面加入 Windows 開(kāi)機(jī)的選項(xiàng)
? Windows 在安裝的時(shí)候，他的安裝程序會(huì)主動(dòng)的蓋掉 MBR 以及自己所在分割槽癿啟動(dòng)扇區(qū)，你沒(méi)有選擇的機(jī)會(huì)， 而他沒(méi)有譏我們自己選擇選單癿功能。
　　因此，如果先安裝 Linux 再安裝 Windows 癿話，那 MBR 的開(kāi)機(jī)管理?序就只會(huì)有 Windows 的項(xiàng)目，而不會(huì)有 Linux 癿項(xiàng)目 (因?yàn)樵驹?MBR 內(nèi)的 Linux 癿開(kāi)機(jī)管理程序就會(huì)被覆蓋掉)。 那需要重新安裝 Linux 一次嗎？當(dāng)然不需要，你叧要用盡各種方法來(lái)處理 MBR 癿內(nèi)容即可。 例如利用全中文癿spfdisk(http://www.tjdsmy.cn/)軟件來(lái)安裝訃認(rèn)識(shí)Windows/Linux 癿管理程序， 也能夠利用Linux 癿救援來(lái)挽救 MBR 即可。

先裝了window再裝Linux，你的 Linux 不可以隨便的刪除！ 因?yàn)?grub 會(huì)去讀取 Linux 根目錄下的/boot/目錄內(nèi)容，如果你將 Linux 移除了，你的 Windows 也就無(wú)法開(kāi)機(jī)了！ 因?yàn)檎麄€(gè)開(kāi)機(jī)選單都會(huì)不見(jiàn)！ 

總結(jié)

• 磁盤的第一個(gè)扇區(qū)主要記錄了兩個(gè)重要信息，分別是： (1)主要啟動(dòng)記錄區(qū)(Master Boot Record, MBR)：內(nèi)含開(kāi)機(jī)管理程序，有 446 bytes (2)分割表(partition table)：記錄整個(gè)硬盤分割狀態(tài)，有 64 bytes；

• 第一個(gè)扇區(qū)是不加入分區(qū)的

• 磁盤癿主要不延伸分割最多可以有四個(gè)，逡輯分割癿裝置文件名號(hào)碼，一定由 5 號(hào)開(kāi)始；

• 開(kāi)機(jī)的流程由：BIOS-->MBR-->-->boot loader（開(kāi)機(jī)啟動(dòng)程序）-->核心檔案；

• boot loader 癿功能主要有：提供選單、加載核心、轉(zhuǎn)交控制權(quán)給其他 loader

• boot loader 可以安裝癿地點(diǎn)有兩個(gè)，分別是 MBR 不 boot sector（啟動(dòng)扇區(qū)，在每一個(gè)分區(qū)中）

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