硬盘结构及分区基础入门知识

1.磁道,扇区,柱面和磁头数
硬盘最基本的组成部分是由 坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片,不同容量硬盘的盘片数不等。每个盘片有两面,都可记录信息。盘片被分成许多扇形的区域,每个区域叫一个扇区,每个 扇区可存储128×2的N次方(N=0.1.2.3)字节信息。在DOS中每扇区是128×2的2次方=512字节,盘片表面上以盘片中心为圆心,不同半 径的同心圆称为磁道。硬盘中,不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是表示不同半径的圆,在许多场合,磁道和柱面可以互换使用,我们 知道,每个磁盘有两个面,每个面都有一个磁头,习惯用磁头号来区分。扇区,磁道(或柱面)和磁头数构成了硬盘结构的基本参数,帮这些参数可以得到硬盘的容 量,基计算公式为:
存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数
要点:(1)硬盘有数个盘片,每盘片两个面,每个面一个磁头
(2)盘片被划分为多个扇形区域即扇区
(3)同一盘片不同半径的同心圆为磁道
(4)不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面
(5)公式: 存储容量=磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数
(6)信息记录可表示为:××磁道(柱面),××磁头,××扇区
(7)   硬盘的容量=柱面数(CYLINDER)*磁头数(HEAD)*扇区数(SECTOR)*512B

2.硬盘只能最多有四个主分区
MBR(Master Boot Recorder)主要开机扇区,放置硬盘的信息。MBR 可以说是整个硬盘最重要的地方了,因为在 MBR 里面记录了两个重要的东西,分别是:开机管理程序,与磁盘分区表 ( partition table )。所以我们所做的硬盘分区,也就是在修改partition table。

由于这个 MBR 区块的容量有限,所以,当初设计的时候,就只有设计成 4 个分区纪录(这个说法不太准确,下文有详细说明),这些分区记录就被称为 Primary ( 主分区 ) 及 Extended ( 扩展分区 ) ,也就是说,一颗硬盘最多可以有 4 个 Primary + Extended 的扇区,其中,Extended 只能有一个,因此,你如果要分区成四块磁盘分区的话,那么最多就是可以:

P + P + P + P

P + P + P + E

的情况来分区了。需要特别留意的是,如果上面的情况中, 3P +E 只有三个『可用』的磁盘,如果要四个都『可用』,就得分区成 4P 了!( 因为 Extended 不能直接被使用,还需要分区成 Logical 才行)

思考一:如果我要将我的大硬盘暂时分区成四个 partition ,同时,还有其它的空间可以让我在未来的时候进行规划,那么该如何分区?

由 刚刚的说明,我们可以知道, Primary + Extended 最多只能有四个 partition,而如果要超过 5 个 partition 的话,那么就需要 Extended 的帮忙。因此,在这个例子中,我们千万不能分区成四个 Primary 为什么呢?假如您是一个 20 GB 的硬盘,而 4 个 primary 共用去了 15 GB ,您心想还有 5 GB 可以利用对吧?错!剩下的 5 GB 完全不能使用,这是因为已经没有多余的 partition table 纪录区可以记录了,因此也就无法进行额外的分区,当然啰,空间也就被浪费掉了!因此,请千万注意,如果您要分区超过 4 槽以上时,请记得一定要有 Extended 分区区,而且必须将所有剩下的空间都分配给 Extended ,然后再以 logical 的分区区来规划 Extended 的空间。

思考二:我可不可以仅分区 1 个 Primary 与 1 个 Extended 呢?

当然可以!基本上, Logical 可以有 64 个,因此,你可以仅分区一个主分区,并且将所有其它的分区都给 Extended ,利用 Logical 分区来进行其它的 partition 规划即可!

思考三:假如我的硬盘安装在 IDE 1 的 Master ,并且我想要分区成 6 个可以使用的硬盘扇区,那么每个磁盘在 Linux 底下的代号为何?

说明:

由 于硬盘在 Primary + Extended 最多可以有四个,因此,在 Linux 底下,已经将 partition table 1 ~ 4 先留下来了,如果只用了 2 个 P + E 的话,那么将会空出两个 partition number 呦!再详细的说明一下,假设我将四个 P + E 都用完了。其中Extended /dev/hda4包括三个逻辑分区。

实际可以使用的是 /dev/hda1, /dev/hda2, /dev/hda3, /dev/hda5, /dev/hda6, /dev/hda7 这六个 partition!至于 /dev/hda4 这个 Extended 扇区本身仅是用来规划出让 Logical 可以利用的磁盘空间而已!

那么万一我只想要分区 1 个 Primary 与 1 个 Extended 呢?

因为 1~4 号已经被预留下来了,所以第一个 Logical 的代号由 5 号开始计算起来,而后面在被规划的,就以累加的方式增加磁盘代号啰!而其中 /dev/hda3, /dev/hda4 则是空的,被保留下来的代号。

这个问题,结合历史来说会说得比较准确。为什么最多只可以分四个主要分区,并不是单由操作系统所决定的。

第一,为什么一个扇区只有512字节,为什么不是1024字节呢?
首先,我想说一个扇区是多少字节是可以自己(硬盘生产厂家)定义的,可以是1024字节的。所以说,一个扇区是512字节并不是理论值,而是习惯值。也就是一个扇区的大小为512字节对于硬盘的生产厂家来说都是习惯的这样定义了,谁也不想更改这种习惯。
第二,硬盘的第一扇区可以分成三个部分:第一部分MBR,需要占用446字节,第二部分DPT,需要占用64字节,这是因为一个分区表需要占用16字节,64/16=4,所以刚好能存放四个分区的表,这就是为什么只能分四个分区。还有两个字节就用来存放结束标志。这样
446+64+2=512字节。
对硬盘加密其实就是改写最后两个字节的结束标志。

试想如果当初硬盘厂家将一个扇区设置成1024字节,还是只能分四个分区吗?逻辑驱动器也需要分区表,它存放在扩展分区的第一扇区,所以逻辑驱动器也不是随便想分多少就分多少的。




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