《LinuxProbe》—RHCE 学习 补充资料——磁盘分区及磁盘原理

Posted 2022-05-05 myxxw2010

一、磁盘分区原理

1、MBR扇区

磁盘第1个扇区（C/H/S地址 0柱面0磁头1扇区，也叫MBR扇区）（特别重要）包含如下信息：

• v 启动代码（446字节）
• v 结束标识：（2字节 0X55、 0XAA）

2、MBR（Master Boot Record主引导记录）

• v 也称为主引导扇区，是计算机访问硬盘必须读取的第一个扇区。
• v 记录着硬盘相关信息及硬盘各分区大小及位置信息。
• v 如MBR受到破坏，硬盘上的基本数据结构信息将会丢失，需用繁琐的方式试探性地重建数据结构信息后，才可能重新访问原先的数据。
• v 主引导扇区内的信息可以通过任何一种基于某种操作系统的分区软件写入，但和某种操作系统没有特定的关系，即只要创建了有效的主引导记录就可以引导任意一种操作系统。

二、磁盘组成

1、基本常识

• 磁盘由盘片、机械臂、磁头、主轴马达组成；
• 数据读写主要是在盘片上
• 盘片分为扇区、柱面两种单位

 

2、磁盘容量计算

磁盘容量 = 磁头数 X磁道（柱面）数 X 每道扇区数 X 每扇区字节数（通常512个字节）

3、常用术语及解释

1）磁头（head）

用于读写盘面上磁化信号的装置（每个盘片一般有上、下两面，分别对应1个磁头，共2个磁头）

2）磁道（track）

盘面上以转轴为圆心，半径不同的“同心圆”。这些同心圆就是磁道，但打开硬盘，用户不能看到这些，‘磁道’实际上是被磁头磁化的同心圆，这些磁道是有间隔的，因为磁化单元太近会产生干扰，甚至丢失数据。注：靠近主轴的同心圆用于停靠磁头，不存储数据。

3）盘片（platter）

用于存放数据的可磁化金属盘面。盘片分为扇区、柱面两种单位

4）扇区（sector）

每个磁道中被分成若干等份的区域，每个磁道的扇区数量相等，扇区是硬盘数据存储的最小单位。

 

5）柱面（cylinder）

假如一个硬盘只有图1中的3个磁盘片，每一片中磁道数是相等的。从外圈开始，磁道被分成0磁道、1磁道、2磁道...，具有相同磁道编号的同心圆组成的面就称作柱面。柱面可看作没有底的铁桶，从图可以看出，柱面数就是磁盘上的磁道数，柱面是硬盘分区的最小单位；因此，硬盘的容量 = 柱面 * 磁头 * 扇区 * 512（字节）。

 

6）簇（cluster）

扇区是硬盘数据存储的最小单位，但操作系统无法对数目众多的扇区进行寻址，所以操作系统就将相邻的扇区组合在一起，形成一个簇，然后再对簇进行管理，每个簇可以包括2、4、8、16、32、64个扇区。

 

4、硬盘数据寻址

1）CHS（3D）寻址：

• v 适用于早期硬盘
• v 内外圈（磁道）扇区数相同，磁密度不同：
• v 扇区是数据存储的最小单元，从上图可知，外圈（磁道）扇区面积比内圈（磁道）大，但存储的数据量相周（扇区数）磁密度不同，这是早期硬盘采用的方式。
• v 当有了扇区（sector），有了柱面（cylinder），有了磁头（head），就可以用CHS（也称3D）进行数据寻址了。知道要用哪个磁头，读取哪个柱面上的第几个扇区就可以了。
• v CHS寻址模式容量有限，用8bit（0~）存储碰头地址，10bit存储柱面地址，6bit存储扇区地址，最大寻址空间8.4GB（按1000进制）。

最大寻址空间 =  2⁸    *   2¹⁰   *  2⁶  *  512（字节）

             =  256  *  1024  *  64 *  512 （字节）

             =  8,589,934,592 （字节）/ 1024 （KB）

             =  8,388,608 （K字节） / 1024 （MB）

             =  8,192（M字节）/1024（GB）

             =  8GB

2）LBA（Logical Block Addressing）寻址

• v 现在硬盘都采用同密度盘片，内外磁道上扇区数量不同，扇区数量增加，容量增加，3D（CHS）很难定位寻址；所以有了LBA寻址方式。
• v LBA寻址方式中，地址不再表示实际硬盘的实际物理地址（CHS：柱面、磁头和扇区），LBA将CHS这种三维寻址方式变为一维线性寻址，LBA把所有物理扇区的C/H/S编号通过一定的规则转变为线性编号，然后通过这个编号进行寻址；最后由硬盘控制器将线性地址转换为实际硬盘的地址。