一、磁盤簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)的外部存儲(chǔ)器中也采用了類似磁帶的裝置，比較常用的一種叫磁盤，將圓形的磁性盤片裝在一個(gè)方的密封盒子里，這樣做的目的是為了防止磁盤表面劃傷，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

1、硬盤的chs模式

是指chs(Cylinder/Head/Sector)模式，很久以前,硬盤的容量還非常小的時(shí)候,人們采用與軟盤類似的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤.也就是硬盤盤片的每一條磁道都具有相同扇區(qū)數(shù). 由此產(chǎn)生了所謂的3D參數(shù) (Disk Geometry). 既磁頭數(shù)(Heads),柱面數(shù)(Cylinders), 扇區(qū)數(shù)(Sectors pertrack),以及相應(yīng)的尋址方式

1. sector 扇區(qū)：在硬盤上每個(gè)磁道上的扇區(qū)用6bit標(biāo)識(shí)，每個(gè)磁道最多標(biāo)識(shí)64個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)512byte

2. track 磁道：磁道數(shù)等于磁頭數(shù)，理論上256個(gè)

3. head 磁頭 ：在硬盤上磁頭用8bit標(biāo)識(shí)，最多標(biāo)識(shí)256個(gè)磁頭

4. cylinder 柱面 ：在硬盤柱面用10bit標(biāo)識(shí)，最多標(biāo)識(shí)1024個(gè)柱面

磁盤容量計(jì)算方式：扇區(qū)大小*64*256*1024=8589934592=8G

因此早期的硬盤無法突破8G容量

2、LBA（logical block addressing）模式

以上這種方式會(huì)浪費(fèi)很多磁盤空間 (與軟盤一樣). 為了解決這一問題, 進(jìn)一步提高硬盤容量, 人們改用等密度結(jié)構(gòu)生產(chǎn)硬盤.也就是說,外圈磁道的扇區(qū)比內(nèi)圈磁道多. 采用這種結(jié)構(gòu)后, 硬盤不再具有實(shí)際的3D參數(shù), 尋址方式也改為線性尋址,即以扇區(qū)為單位進(jìn)行尋址。

為了與使用3D尋址的老軟件兼容 (如使用BIOS Int13H接口的軟件), 在硬盤控制器內(nèi)部安裝了一個(gè)地址翻譯器, 由它負(fù)責(zé)將老式3D參數(shù)翻譯成新的線性參數(shù).這也是為什么現(xiàn)在硬盤的3D參數(shù)可以有多種選擇的原因 (不同的工作模式, 對(duì)應(yīng)不同的3D參數(shù),如 LBA, LARGE, NORMAL). CHS模式只能識(shí)別大硬盤的前面8G.lba使用的線性尋址，突破了1024柱面的限制，能訪問8G以外的空間了。

LBA采用48個(gè)bit位尋址，最大尋址空間128PB。

ZBR（Zoned Bit Recording）

二、硬盤分區(qū)

磁盤分區(qū)是使用分區(qū)編輯器（partition editor）在磁盤上劃分幾個(gè)邏輯部分，盤片一旦劃分成數(shù)個(gè)分區(qū)，不同類的目錄與文件可以存儲(chǔ)進(jìn)不同的分區(qū)。越多分區(qū)，也就有更多不同的地方，可以將文件的性質(zhì)區(qū)分得更細(xì)，按照更為細(xì)分的性質(zhì)，存儲(chǔ)在不同的地方以管理文件；但太多分區(qū)就成了麻煩。空間管理、訪問許可與目錄搜索的方式，依屬于安裝在分區(qū)上的文件系統(tǒng)。當(dāng)改變大小的能力依屬于安裝在分區(qū)上的文件系統(tǒng)時(shí)，需要謹(jǐn)慎地考慮分區(qū)的大小。

1、硬盤為什要分區(qū)

• 優(yōu)化I/O性能

• 實(shí)現(xiàn)磁盤空間配額限

• 提高修復(fù)速度

• 隔離系統(tǒng)和程序

• 安裝多個(gè)OS

• 采用不同文件系統(tǒng)

2、分區(qū)表類型（MBR和GPT）

MBR: Master Boot Record 主引導(dǎo)記錄

又叫做主引導(dǎo)扇區(qū)，是計(jì)算機(jī)開機(jī)后訪問硬盤時(shí)所必須要讀取的首個(gè)扇區(qū)，它在硬盤上的三維地址為（柱面，磁頭，扇區(qū)）＝（0，0，1）。在深入討論主引導(dǎo)扇區(qū)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的時(shí)候，有時(shí)也將其開頭的446字節(jié)內(nèi)容特指為“主引導(dǎo)記錄”（MBR），其后是4個(gè)16字節(jié)的“磁盤分區(qū)表”（DPT），以及2字節(jié)的結(jié)束標(biāo)志（55AA）。因此，在使用“主引導(dǎo)記錄”（MBR）這個(gè)術(shù)語的時(shí)候，需要根據(jù)具體情況判斷其到底是指整個(gè)主引導(dǎo)扇區(qū)，還是主引導(dǎo)扇區(qū)的前446字節(jié)。

mbr分區(qū)用4個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)分區(qū)的總扇區(qū)數(shù)，最大能表示2的32次方的扇區(qū)個(gè)數(shù)，按每扇區(qū)512字節(jié)計(jì)算（2^32*512byte=2199023255552byte=2T），所以mbr無法識(shí)別大于2T以后的空間

0磁道0扇區(qū)：512bytes

446bytes：boot loader

64bytes：分區(qū)表，16bytes標(biāo)識(shí)一個(gè)分區(qū)，支持4個(gè)分區(qū)，或者3個(gè)主分區(qū)和一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)

2bytes：分區(qū)標(biāo)示位 55AA

MBR分區(qū)結(jié)構(gòu)：

GPT: Globals Unique Identifiers

是一個(gè)實(shí)體硬盤的分區(qū)表的結(jié)構(gòu)布局的標(biāo)準(zhǔn)。它是可擴(kuò)展固件接口（EFI）標(biāo)準(zhǔn)（被Intel用于替代個(gè)人計(jì)算機(jī)的BIOS）的一部分，被用于替代BIOS系統(tǒng)中的一32bits來存儲(chǔ)邏輯塊地址和大小信息的主引導(dǎo)記錄（MBR）分區(qū)表。對(duì)于那些扇區(qū)為512字節(jié)的磁盤，MBR分區(qū)表不支持容量大于2.2TB（2.2×1012字節(jié)）[1]的分區(qū)，然而，一些硬盤制造商（諸如希捷和西部數(shù)據(jù)）注意到這個(gè)局限性，并且將他們的容量較大的磁盤升級(jí)到4KB的扇區(qū)，這意味著MBR的有效容量上限提升到16 TiB。 這個(gè)看似“正確的”解決方案，在臨時(shí)地降低人們對(duì)改進(jìn)磁盤分配表的需求的同時(shí)，也給市場(chǎng)帶來關(guān)于在有較大的塊（block）的設(shè)備上從BIOS啟動(dòng)時(shí)，如何最佳的劃分磁盤分區(qū)的困惑。GPT分配64bits給邏輯塊地址，因而使得最大分區(qū)大小在264-1個(gè)扇區(qū)成為可能。對(duì)于每個(gè)扇區(qū)大小為512字節(jié)的磁盤，那意味著可以有9.4ZB（9.4×1021字節(jié)）或8 ZiB個(gè)512字節(jié)（9,444,732,965,739,290,426,880字節(jié)或18,446,744,073,709,551,615（264-1）個(gè)扇區(qū)×512（29）字節(jié)每扇區(qū)）

GPT支持128個(gè)分區(qū)，使用64位表示扇區(qū)，如果每個(gè)扇區(qū)是512Byte，理論上則支持8Z的磁盤。

使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盤和分區(qū) GPT分區(qū)表

自動(dòng)備份在頭和尾兩份，并有CRC校驗(yàn)位

UEFI (統(tǒng)一擴(kuò)展固件接口)硬件支持GPT，使操作系統(tǒng)啟動(dòng)

gpt分區(qū)結(jié)構(gòu)：