一張圖瞭解磁盤裏的數據結構

寫在前面的話：前面兩篇對硬盤進行了介紹，《理解硬盤》《再來理解一下硬盤》，這篇就說說磁盤上的數據結構，看看磁盤是怎麼利用的。

 ====正文開始=====

　　有了文件系統，使咱們對文件的訪問變得很容易，不用考慮文件到底存在哪裏，怎麼存的，不過適當瞭解一下底層文件存儲仍是有幫助的。咱們知道文件不只僅可以存儲在磁盤上，還能夠存儲在光盤等設備上，對於存儲在硬盤上的，對於不一樣的硬盤內部存儲介質，如磁性盤面、閃存（SSD固態硬盤存儲介質）存儲結構也是不一樣的；對於一樣的存儲介質的磁盤，不一樣的文件系統，如NTFS、FAT、ext等，底層存儲也是有所區別的，下面僅僅對總體邏輯上的結構作一簡單介紹。

 　　先來看下圖，我花了一下午時間畫的，後面就要圍繞這張圖來展開的。

　　不要被上面的圖嚇到，我來一點點的解釋。

　　先來總體上看一下，上面圖是我電腦的磁盤，按照LBA尋址，把全部的扇區按照從左到右，依次排開，最左邊爲第一塊扇區，最右邊是最後一塊扇區，全部數據信息就存儲在裏面。從左到右分爲了幾部分：Start Sections-->Partition1（系統保留分區）-->Partition2（C盤）--->Partition3（D盤）-->Partition4（E盤）-->Partition5（F盤），其中Partition1~3是主分區，Partion4~5是擴展分區上的兩個邏輯分區，裏面綠色的部分是分區與分區之間的Partition gap，大小爲1MB，最後黃色的表示Unpartitional space，沒有利用的，也是1MB。下面開始分開逐個來解釋一下。

1、Start Sections：

　　這個開始扇區部分有1MB大小，其中第一個扇區，也是整個磁盤的第一個扇區，位於0柱面0磁頭1扇區，也叫作主引導扇區，一共512個字節，分爲了三部分：

（1）MBR（446字節）：Main Boot Record，主引導記錄

　　若是直接說MBR可能不知道它從何而來，咱們從開機來看看，它到底在何時起做用的。咱們按下電腦的開機按鍵，就給主板通上了電，上面的bios程序開始運行，對電腦硬件進行檢測，而後就須要咱們去選擇First boot device，咱們能夠從U盤啓動、從光盤啓動，固然也能夠從硬盤啓動，並且不少時候默認的是從硬盤啓動。若是咱們選擇了從硬盤啓動，那麼bios程序就會讀取該設備的第一個扇區的數據，也就是前面512個字節，若是最後兩個字節不是以0x55AA結束，那麼表示這個設備不能夠用來啓動；若是是0x55AA，那麼表示該設備能夠用來啓動，bios程序就會有一個jump的操做，跳轉到硬盤這一個扇區的代碼，把操做交給硬盤，那麼跳轉的是哪兒呢？就是咱們要說的MBR，主引導記錄。

　　MBR中包含了整個硬盤的一些參數和一段引導程序，引導程序就會去DPT磁盤分區表裏面去找到底從硬盤的哪一個分區去啓動（具備激活標誌的分區），找到後就把控制權交出去，不過這以前會先檢查DPT磁盤分區表是否正確。

（2）DPT（64字節）：Disk Partition Table，磁盤分區表

　　DPT用來記錄磁盤到底分了幾個分區以及分區的一些信息，磁盤分區有許多好處，好比不一樣的分區放不一樣的數據，又或者能夠安裝多操做系統等等。DPT只有64個字節，分紅了四項，分別爲第一~四分區表項，圖中紅色虛線箭頭指向的。每一個分區表項佔16個字節，所以一個磁盤只能分爲四個分區，即四個主分區。固然若是想增長更多的分區，其中一個主分區能夠當成擴展分區，在擴展分區裏面新建邏輯分區。

　　磁盤分區表的四個分區表項內容格式一致，咱們拿出一個分區表項（16字節）看看都包含了什麼。

　　第1個字節：若是爲0x80，表示是激活分區，那麼前面的MBR引導程序就把控制權給這個分區。四個分區只能有一個是激活的。0x00表示非激活的分區。

　　第2-4個字節：主分區的第一個扇區的CHS地址，裏面有程序代碼的。

　　第5個字節：主分區的類型。例如01表示FAT32,05表示extended（若是一個分區的主分區id號爲05，那麼它就是一個擴展分區了，個人硬盤擴展分區的標誌是0F，表示Win95Extended）等，具體可參看分區類型標誌。

　　第6-8個字節：主分區的最後一個扇區的CHS地址，因此咱們改改分區表，也能夠修改磁盤分區的大小。

　　第9-12個字節：該主分區的第一個扇區的邏輯地址LBA。

　　第13-16個字節：主分區的扇區總數。

　　咱們看到咱們上圖中，四個分區表項分別對應了三個主分區和一個擴展分區。

 （3）其餘幾個扇區：除了第一個扇區外，1MB空間裏面的其餘幾個扇區就空着了，可能沒用，也可能與後面要講的partition gap功能一致。 

2、主分區

　　個人磁盤分了三個主分區，分別爲系統保留、C盤、D盤，咱們以C盤爲例，看看主分區所佔用的扇區，能夠分爲幾部分。

（1）引導扇區：OS Boot Record，主分區的引導記錄，有時也叫卷引導記錄（Volume boot record）含有一段操做系統的引導程序，若是該分區是激活的，能夠經過它來啓動本主分區的操做系統。

（2）DATA數據區：存儲數據，不一樣的文件系統，如fat、ntfs還會細分。

3、Partition gap

　　用Winhex查看磁盤狀況，每每會看到分區和分區之間會有Partition gap，so上面的一個解釋，能夠參看一下，Windows disk partion gap。

4、擴展分區

 　　個人最後一個主分區當作擴展分區，裏面有兩個邏輯分區E盤和F盤，每個邏輯分區由幾部分組成。

（1）擴展分區表

　　擴展分區的第一個邏輯分區的第一個扇區，叫作EBR，extended boot record，擴展分區記錄或者虛擬分區表，虛擬MBR，相似於整個磁盤的第一個扇區，可是它沒有引導程序，只有一個擴展分區表和0x55AA結束標誌，其中擴展分區表由四部分組成。裏面的第二項能夠找到下一個邏輯分區的位置。

（2）引導扇區：同前。

（3）數據區：同前。

5、Unpartitional space

　　只有1MB空間，我也不想知道它是幹什麼了。

 後記：謹以此文，獻給我壞掉的一塊硬盤。

 

（完）

  文檔信息 

• 版權聲明：自由轉載-非商用-非衍生-保持署名（創意共享3.0許可證）
• 本文爲原創文章，歡迎轉載，後續本博客會不斷更新，所以請保留該文檔信息。
• 本文地址：http://www.cnblogs.com/wuguanglei/p/4244639.html