硬盘基本知识

1、程序员应该知道的 硬盘基本知识（二）接着【程序员应该知道的】硬盘基本知识（一） ，了 解硬盘基本机械构造以及运行原理之后，我们还想知道硬盘 上的盘片是如何进行分区的、有哪几种分区、如何存储分区 信息的？ 磁盘的分区 装过系统的人都知道必须要分区后才能安装系统，形象点的 说比如 windows 里 C:,D: 之类的东西；如果你要问硬盘为什 么要分区，我也说不上来很严格的原因，首先从使用习惯上 来讲，我们不希望数据杂乱无章堆积在一起，其次，如果不 分区，如何才能在一块硬盘上使用不同的文件系统（下面讲 到）呢，学院派的说法是：数据安全和性能考虑。 先要说硬盘中最最重要的第一扇区，因为整块硬盘的重要

2、信 息都在这里：MBR（Master Boot Record 主启动记录 ） ：开机引导程序就在 安装在此，占用 446byte;DPT（Disk Partition table 硬盘分区表 ）：记录硬盘上的分区元 信息，占用 64byte 。MBR 是如何工作的呢，不用深究，反正就是系统开始时会 主动读取数据的地方，这样才能引导进行操作系统的启动； DPT 要仔细的讲讲，分区的大致意思就如同抢地盘，不过人 家比较规矩，按照柱面（最小的分区单位）分配，比如第一 个分区从柱面 1-200 ，第二个分区 201-500，但三个分区 501-1000.（省略并非可以无限分配下去哦 ）为啥说不能一直分

3、配下去呢，技术柱面数量足够，因为上面 说到硬盘分区表只有 64 个字节，每条分区记录需要占用 16 字节，最多只能分 4 个，疑问在此：我的电脑怎么分了 5 个 （ cdefg ） ?其实我说的 4 个分区是所谓的主分区，为了能支持很多分区 引入了扩展分区的概念， 也就是说，可以使用 DPT 中一条 记录来记录扩展分区的信息，然后在扩展分区中再继续划分 逻辑分区，而逻辑分区的分区信息则记录在扩展分区的第一 个扇区中，如此则可以像链表一样划分出很多分区来。但注 意，一个分区表中可以有 14 条主分区，但是最多只能有 1 个扩展分区分区表之间是如何关联的，详细讲一下，分区表是一个单 向链表，第一个

4、分区表，也就是位于硬盘第一个扇区中的DPT,可以有一项记录扩展分区的起始位置柱面，类似于指 针的概念， 指向扩展分区 （图 3），根据这项记录我们可以找到 扩展分区的某柱面 0磁头1扇区（CHS），而这个扇区中又存 放了第二个分区表，第二个分区表第一项记录一般表述了当 前所在的逻辑分区的起始 /终止柱面， 第二项记录表述了下一 个逻辑分区所在的0磁头1扇区(CHS),第三、第四项记录不 存任何信息 (图 4)。请看下图，主引导记录 /分区表所在的是硬盘第一个分区， 基本分区 1、基本分 2、基本分区 3 都是主分区、扩展分区 内有 2 个逻辑分区，每个逻辑分区的第一个扇区都是分区表。分区后的系

5、统启动之前提到 MBR 中安装的引导加载程序， 他的作用是什么？ 提供开机菜单选项：可以供用户选择启动哪个操作系 统，这是多重引导功能。 加载操作系统内核：每个操作系统都有自己的内核， 需要引导程序来加载 转交给其他引导程序：可以将工作移交给其他引导程 序来进行上述操作。其实引导加载程序除了可以安装在 MBR 中，还可以直接 安装在每个分区的引导扇区 (DBR) 中，注意下，每个分区 (主 分区、 逻辑分区 )都有一个自己的启动扇区， 专门用来安装引 导加载程序，如上图表 3。系统启动过程： 首先 ,BIOS 启动后，读取硬盘第一个扇区 MBR 中的 引导加载程序 （可能是 windows 或

6、者 linux 的 grub） MBR 中的引导程序提供开机菜单，你可以选择1） 直接加载 windows 内核 2） 将工作转交给 windows 分区内的引 导扇区中的加载程序，让他自己去加载内核 3）转交给 linux 分区内引导扇区，让他去加载 linux. 根据用户选择的选项和引导加载程序中记录的分区， 到分区表找对应的分区柱面号等分区信息，启动内核或者分 区加载程序。Window 安装时默认会自动将 MBR 和 windows 所在分区的 引导扇区都装上引导程序，而不会提供任何选项给用户选 择，因此如果之前装过其他操作系统，然后再另外装一个 windows 时，会把公用的 MBR

7、覆盖掉，如此，原来的操作 系统就无法启动了。如果先装 windows ，然后装 linux ，linux 会覆盖 MBR ，然后让用户选择是否将 windows 等其他操作 系统的启动项添加进来，如果你选择了添加进来，那么你在 开机时就会有两个选项让用户进行选择了。文件系统 文件系统也是很大很复杂的话题，我们仍然以比较通俗、粗 颗粒度来讲解，试想一下，我们的文件如何对应到磁盘的扇区上呢，所以光有底层的概念 磁道 扇区是没有用的，需要 更加抽象的数据类型或结构来抽象底层的细节。 文件系统是一套实现了数据的存储、分级组织、访问和获取 等操作的抽象数据类型 （Abstract data type） 。 文件系统是一种用于向用户提供底层数据访问的机制。它将 设备中的空间划分为特定大小的块（扇区） ，一般每块 512 字节。数据存储在这些块中，大小被修正为占用整数个块。 由文件系统软件来负责将这些块组织为文件和目录，并记录 哪些块被分配给了哪个文件，以及哪些块没有被使用。 不过，文件系统并不一定只在特定存储设备上出现。它是数 据的组织者