硬盘分区简介

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硬盘相关知识

硬盘由很多盘片(platter)组成，每个盘片的每个面都有一个读写磁头。如果有N个盘片。就有2N个面，对应2N个磁头(Heads)，从0、1、2开始编号。每个盘片被划分成若干个同心圆磁道(逻辑上的，是不可见的)。每个盘片的划分规则通常是一样的。这样每个盘片的半径均为固定值R的同心圆在逻辑上形成了一个以电机主轴为轴的柱面(Cylinders)，从外至里编号为0、1、2……每个盘片上的每个磁道又被划分为几十个扇区(Sector)，通常的容量是512byte，并按照一定规则编号为1、2、3……形成Cylinders×Heads×Sector个扇区。这三个参数即是硬盘的物理参数。我们下面的很多实践需要深刻理解这三个参数的意义。

硬盘的CHS参数：

         C(Cylinders)：柱面——也就是磁道柱面数也就是磁道数

         H(Heads)：磁头——每个盘片的每个面都有一个读写磁头。

         S(Sector)：扇区

形成的扇区总数为：Heads*Cylinders*Sector

主引导记录(主引导扇区)位于0柱面0磁头1扇区(硬盘的第一扇区)。

硬盘分区实际上是对硬盘的格式化。

分区状态：主分区，扩展分区，非DOS分区。

常见分区格式：FAT12,FAT16,FAT32,NTFS,EXT2,EXT3,EXT4等等。

而MBR，GPT是硬盘格式与FAT12，FAT32有区别的。

FAT，NTFS是描述分区的情况，而MBR，GPT描述的是这个硬盘的情况

硬盘的物理结构

MBR分区

MBR，全称为Master Boot Record，即硬盘的主引导记录。

一般将MBR分为广义和狭义两种：广义的MBR包含整个扇区（主引导程序、分区表及分隔标识），也就是上面所说的主引导记录；而狭义的MBR仅指主引导程序而言。通常都指的都是广义。

硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR）。它由三个部分组成，主引导程序、硬盘分区表DPT（Disk Partitiontable）和硬盘有效标志,其值为AA55，存储时低位在前，高位在后，即看上去是55AA。注意：55在低位，AA在高位

它不属于磁盘上的任何分区，因而分区空间内的格式化命令FORMAT. COM不能清除主引导记录的任何信息。

硬盘的引导记录（MBR）是不属于任何一个操作系统，也不能用操作系统提供的磁盘操作命令来读取它。但我们可以用ROM-BIOS中提供的INT13H的2号功能来读出该扇区的内容，也可用软件工具Norton8.0中的DISKEDIT.EXE来读取。

0000-0088	Master Boot Record 主引导程序	主引导 程序
0089-01BD	出错信息数据区	数据区
01BE-01CD	分区项1（16字节）	分区表
01CE-01DD	分区项2（16字节）
01DE-01ED	分区项3（16字节）
01EE-01FD	分区项4（16字节）
01FE	55	结束标志
01FF	AA

具体含义

         ●主引导程序：它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。（每个活动分区都有一个引导程序）
            ●分区表（DPT,Disk Partition Table）含4个分区项，偏移地址01BEH--01FDH,每个分区表项长16个字节，共64字节为分区项1、分区项2、分区项3、分区项4。

            ●结束标志字，偏移地址01FE--01FF的2个字节值为结束标志55AA,如果没有这个标志，操作系统会认为磁盘没有初始化，无法正确加载磁盘的分区。

其中分区项表（16字节）内容及含义

存贮字节位	内容及含义
第1字节	引导标志。80H表示活动分区， 00H表示非活动分区。
第2、3、4字节	本分区的起始磁头号、扇区号、柱面号。其中：    磁头号——第2字节；    扇区号——第3字节的低6位；    柱面号——为第3字节高2位+第4字节8位。
第5字节	分区类型符。    00H——表示该分区未用（即没有指定）；     06H——FAT16基本分区；    0BH——FAT32基本分区；    05H——扩展分区；     07H——NTFS分区；    0FH——（LBA模式）扩展分区（83H为Linux分区等）。
第6、7、8字节	本分区的结束磁头号、扇区号、柱面号。其中：    磁头号——第6字节；    扇区号——第7字节的低6位；    柱面号——第7字节的高2位+第8字节。
第9、10、11、12字节	本分区之前已用了的扇区数。
第13、14、15、16字节	本分区的总扇区(共32位，232*512B=2TB，故大支持2T分区)

MBR特点：

●支持大卷(分区)为2TB

     ●每个磁盘最多由4个主分区或三个主分区，1个扩展分区和无限制的逻辑驱动器

启动PC机时，BIOS自检，系统首先对硬件设备进行测试，测试成功后进入自举程序INT 19H,然后读系统磁盘0柱面、0磁头、1扇区的主引导记录（MBR）内容到内存指定单元0：7C00地址开始的区域，并执行MBR程序段。
 硬盘的主引导记录（MBR）是不属于任何一个操作系统的，它先于所有的操作系统而被调入内存，并发挥作用，然后才将控制权交给主分区（活动分区）内的操作系统，并用主分区信息表来管理硬盘。

MBR程序段的主要功能如下：

        ●检查硬盘分区表是否完好。

        ●在分区表中寻找可引导的“活动”分区。

        ●多重引导时，提供菜单，用户可以选择不同的开机选项这也是多重引导的重要功能
        ●将活动分区的引导扇区(Boot Sector)内容装入内存。在DOS分区中，此扇区内容称为DOS引导记录（DBR）。

GPT分区

Globally Unique Identifier Partition TableFormat

一种由基于 Itanium 计算机中的可扩展固件接口 (EFI) 使用的磁盘分区架构。与主启动记录 (MBR) 分区方法相比，GPT 具有更多的优点

GUID 分区表 (GPT) 磁盘分区样式支持大卷为 18 EB (exabytes)并且每磁盘最多有 128 个分区。与 MBR 分区的磁盘不同，至关重要的平台操作数据位于分区，而不是位于非分区或隐藏扇区。另外，GPT 分区磁盘有多余的主要及备份分区表来提高分区数据结构的完整性。

下面说一下MBR分区的电脑启动时的大概流程

电脑的启动流程

一个操作系统, MBR分区

1.BIOS自检：打开电脑电源，此时主板通电，ROM里的BIOS运行（此时控制权还在BIOS，CPU尚未通电），BIOS会对整个电脑的硬件进行自检。硬件自检的内容主要是看CPU、显卡、内存等是否安装好或有松动等等。(这个过程在早期的windows 95和windows 98中是可以看到的（如下图），现在XP后已经默认不显示了)
         在自检过程中，若出现问题，电脑会报出指定的各种“嘀”声音，如内存没插好一般会出现“嘀…嘀…”的连续有间隔的长音，不同的主板对不同的错误定义的声音是不同的

2.将MBR读入RAM：若主板自检成功，BIOS根据用户指定的启动顺序启动。大部分都从硬盘启动。这里以最常见的MBR为例。接下来BIOS将这主引导记录区(512字节)读到内存RAM中，将控制权交给中央CPU，CPU首先检查扇区结束标志已确认引导记录没有被破坏。

3.执行MBR，选择活动分区：接下来执行主引导记录MBR，MBR在分区表DPT或扩展分区表中选择默认的活动分区。

4.加载活动分区引导程序：再加载活动分区的引导程序进一步完成电脑的启动。(每个分区都有一个引导扇区，引导程序就在这个引导扇区内)
下图是C为活动分区的示意图。

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