数据存储与恢复

数据存储与恢复基本概念硬盘逻辑结构（分区）文件系统RAID硬盘的基础知识硬盘的外部结构（通气孔）硬盘的内部结构（盘片、盘面、磁头、磁道、柱面）数据如何在盘片上存储（扇区、参数编号、交叉因子）硬盘容量的描述（bitbyteKBMBGBTBPBEB）硬盘的寻址模式（C/H/S8G限制LBA）低级格式化和高级格式化P-list永久缺陷列表（又称工厂缺陷列表）。G-list添加性缺陷列表（又称用户缺陷列表）。硬盘外部结构硬盘内部结构硬盘内部结构硬盘内部结构硬盘内部结构硬盘内部结构磁头高度

硬盘内部结构SCSI硬盘结构硬盘接口IDEIDE（IntegratedDriveElectronics）的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。我们常说的IDE接口，也叫ATA（AdvancedTechnologyAttachment）接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为厂商不再需要担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容，对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。该接口发展至今，细分可以分成ATA-1（IDE）、ATA-2（EIDEEnhancedIDE/FastATA）、ATA-3（FastATA-2）、UltraATA、UltraATA/33、UltraATA/66、UltraATA/100及UltraATA/133。硬盘接口SCSISCSI是指SmallComputerSystemInterface（小型计算机系统接口），它最早研制于1979年，是一种与ATA完全不同的接口，它不是专门为硬盘设计的，而是一种总线型的系统接口，每个SCSI总线上可以连接包括SCSI控制卡在内的8个SCSI设备，但随着电脑技术的发展，现在它被完全移植到了普通微机上。早期PC机的BIOS不支持SCSI，各个厂商都按照自己对SCSI的理解来制造产品，造成一个厂商生产的SCSI设备很难与其它厂商生产的SCSI控制卡共同工作的情况，加上SCSI的生产成本比较高，因此没有像ATA接口那样迅速得到普及。现在SCSI接口已广泛应用于硬盘、光驱、ZIP、MO、扫描仪、磁带机、JAZ、打印机、光盘刻录机等设备上。由于SCSI接口支持多种设备，传输速率比ATA接口高，其独立的总线又使得SCSI设备的CPU占用率很低，所以在较好的高端电脑、工作站、服务器上常用来作为硬盘及其他储存装置的接口。硬盘接口硬盘接口硬盘接口FibreChannelFibreChannel，即光纤通道。是一种跟SCSI或IDE有很大不同的接口，它很像以太网的转换节头。以前它是专为网络设计的，后来随着存储器对高带宽的需求，慢慢移植到现在的存储系统上来了。光纤通道通常用于连接一个SCSIRAID（或其它一些比较常用的RAID类型），以满足高端工作站或服务器对高数据传输速率的要求。光纤现在能提供100MBps的实际带宽，而它的理论极限值为1.06GBps。不过现在有一些公司开始推出2.12Gbps的产品，它支持下一代的光纤通道（即FibreChannelII）。为能得到更高的数据传输速率，市面的光纤产品有时使用了多光纤通道来达到更高的带宽。硬盘接口SerialATA2000年Intel公司专门成立了制定和推广SerialATA标准规范的SerialATA工作组（SerialATAWorkingGroup），该工作组一开始就包括了业内众多有影响力的公司，如IBM、Intel、Dell、APT、Maxtor、Quantum（其硬盘部门已与Maxtor公司合并）和Seagate公司等。随后SerialATA工作组公布了SerialATA草案1.0版。在1.0版规范中规定SerialATA的数据传输速度为150MB/s，比硬盘接口UltraATA/100要高50%。硬盘接口现在的并行ATA一次可传输4个字节（4x8=32位）的数据，而串行ATA每次传输的数据只有1位，那为什么在高速传输过程中却要使用串行ATA呢?其实主要原因还是在于并行传输存在着信号串扰问题，而串行传输几乎就没有信号串扰问题，从理论上说串行传输的工作频率可以无限的提高，SerialATA正是通过提高工作频率来提升接口传输速率的。因此，SerialATA可以实现更高的传输速率，而并行ATA在没有有效地解决信号串扰问题之前，很难达到这样高的传输速率，这也是为什么新的硬盘接口标准会采用串行传输的原因。虽然并行ATA接口采用并行方式传输数据，一次可传输多位数据，但其缺点也是显而易见的，仅每个通道需要的信号针就达26个，再加上地线和供电线，信号针就更多了。简单总结一下，SerialATA与UltraATA相比拥有以下5个特点：硬盘接口a．SerialATA支持所有的ATA和ATAPI设备，包括CD、DVD、磁带机和各种大容量移动存储设备等。b．SerialATA采用串行方式传输数据，每次只传输1位数据，这样就可以大大减少接口的针脚数目，事实上，SerialATA只用4个针就可以完成所有的工作（第1针发送，第2针接收，第3针供电，第4针是地线），因此线缆更简单，线缆连接器更小，也更容易安装，减少了机内占用空间，有利于散热。c．SerialATA采用比并行ATA更低的电压标准，减小了能耗，使PC系统更加容易设计。d．采用点对点协议，不存在并行ATA的主/从问题，省去了并行ATA的跳线和设置工作，并且每个通道都独享带宽，提高了设备连接的灵活性和系统I/O能力。e．能够与目前的操作系统在软件上兼容，这就意味着不必更改目前的任何驱动程序和操作系统代码。硬盘接口IEEE1394USB硬盘数据组织结构主引导记录（MasterBootRecorder，MBR）（0柱面、0磁头、1扇区）MBR中最多可存放四个分区表项逻辑驱动器分区格式MBR区MBR，即主引导记录区，位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区。在总共512字节的主引导扇区中，MBR的引导程序占用其中的前446个字节（偏移0～偏移1BDH），随后的64个字节（偏移1BEH～偏移1FDH）为DPT（DiskPartitionTable，硬盘分区表），最后的两个字节“55AA”（偏移1FEH～偏移1FFH）是分区有效结束标志。由它们共同构成硬盘主引导记录，也称主引导扇区。DBR区DBR（DOSBootRecord），操作系统引导记录区。通常位于硬盘0柱1面1扇区，是操作系统可以直接访问的第一个扇区。它包括一个引导程序和一个被称为BPB（BIOSParameterBlock）的本分区参数记录表。引导程序的主要任务是，当MBR将系统控制权交给它时，判断本分区根目录前两个文件是不是操作系统的引导文件。CEG(FAT32)DF注：杂色的为逻辑驱动器（包括基本分区）纯色的为扩展分区MBR

(C和主扩展分区)EBR1

(D和黄色子扩展分区)EBR2

(E和绿色子扩展分区)EBR3

(F和红色子扩展分区)EBR4

(G)

分区链结束不足一个柱面的剩余空间Dbr及其保留扇区FAT2数据区剩余扇区FAT1第2簇

根目录（通常）硬盘数据组织结构FAT文件系统FAT文件系统文件删除：目录表中把相应文件首改为E5（删除标记）FAT表中清零相应链位置信息把簇位置的高16位清零格式化：清零以下信息：DBR、保留扇区、根文件夹首簇FAT32文件系统的限制簇不能是64千字节(KB)或更大在Windows2000中您无法使用FAT32文件系统格式化大于32GB的卷在WindowsXP安装过程中，您不能使用FAT32文件系统格式化大于32GB的卷。WindowsXP可以装入和支持大于32GB的FAT32卷（受到其他限制），但是您不能在安装期间使用Format工具创建大于32GB的FAT32卷您不能在FAT32分区上创建大于(2^32)-1字节（即4GB减去1个字节）的文件MS-DOS（MicrosoftWindows95的原始版本）和MicrosoftWindowsNT4.0及更低版本都不能识别FAT32分区，因此无法从FAT32卷启动。NTFS文件系统NTFS分区内部全部由簇组成，基本没有扇区的概念，也就是从分区一开始就安排了簇，即第0簇。NTFS分区全部由文件组成，也就是说管理分区的单元（类似FAT中的FAT表、DBR什么的）也由文件组成，整个NTFS分区利用若干文件来管理全部文件（包括管理自身）NTFS分区有三大类文件：元文件、数据文件、目录文件。元文件就是管理和维护NTFS分区的系统文件。文件由若干属性组成（文件名属性、数据属性、安全属性等）属性分成两类:常驻属性、非常驻属性NTFS文件系统012345678910111213141516171819202122232425$BOOT$MFTA.TXT$mft:8~14$BOOT:0~2A.TXT①17~18②21B.TXT“aaaabbbb”文件记录头1个文件记录文件记录体属性属性属性属性头属性体属性头属性体属性头属性体NTFS文件系统文件删除清零目录节点$Bitmap中相应簇位置清零$MFT的bitmap属性中清零原来占用的文件记录号格式化创建元文件RAID简介RAID(RedundantArrayofIndependentDisk)

RAID是RedundentArrayofInexpensiveDisks的缩写，直译为“廉价冗余磁盘阵列”，也简称为“磁盘阵列”。后来RAID中的字母I被改作了Independent，RAID就成了“独立冗余磁盘阵列”，但这只是名称的变化，实质性的内容并没有改变。是独立冗余磁盘阵列的英文缩