硬盤基礎知識及 MBR、GPT分區格式

一，硬盤知識

    硬盤接口類型：

        ? 并行：

            IDE： 133MB/s

            SCSI： 640MB/s

        ? 串口：

            SATA： 6Gbps(字節)

            SAS： 6Gbps

            USB： 480MB/s

    硬盤結構示意圖：

    硬盤專業術語：  

        ? rpm: rotations per minute  磁盤轉速單位      

        ? head：磁頭 =盤面數量   256個    8字節

        ? track：磁道 1024個磁道

        ? cylinder: 柱面  =track *head = 512*63*256=8m

        ? secotr: 扇區， 512bytes  一圈最多63個扇區

            —》 CHS  柱面磁頭扇區尋址方式

        （linux 底層現用 LBA 線性尋址，LBA(Logical Block Addressing)邏輯塊尋址模式）

            （6以后，底層工作原理按LBA進行，但是表現為CHS 形式，

            LBA中允許將柱面分給多個分區，但是傳統的CHS 不支持，

            6中可以精確到以扇區劃分來規定分區大?。?/p>

    linux中的設備文件：

        磁盤設備的設備文件命名： /dev/DEV_FILE

            IDE:    /dev/hd

            SCSI, SATA, SAS, USB:     /dev/sd

            虛擬化中，為 /dev/vd*

            不同設備： a-z

            eg :    /dev/sda, /dev/sdb, …

            同一設備上的不同分區： 1,2, …

            /dev/sda1, /dev/sda5

            查詢可用的磁盤設備

            圖形化磁盤管理功能工具：

        點擊“應用程序” ->“系統工具” ->“磁盤”或執行命令gnome-disks

二.磁盤分區格式

     為什么要使用分區？

            ? 優化I/O性能

            ? 實現磁盤空間配額限制

            ? 提高修復速度

            ? 隔離系統和程序

            ? 安裝多個OS

            ? 采用不同文件系統

     分區方式：

        ? 兩種分區方式： MBR， GPT

         ? MBR: Master Boot Record(主引導記錄)， 1982年， 使用32位表示扇區

             數， 分區不超過2T

           如何分區：按柱面

           ? 0磁道0扇區： 共 512bytes（字節）

            前446bytes:         boot loader

            后續64bytes：分區表   ——》 導致只能有4個分區

                （即用于規定每個分區占用的chs信息）

            每16bytes: 標識一個分區

            2bytes: 55AA    –》MBR標識位

            （ 2個字節被填充了2個5A，MBR有效性標記）

            每個磁盤內，可以4個主分區； 3主分區+1擴展(N個邏輯分區)

    MBR分區結構

      mbt 備份示例：

            備份/dev/sda 的mbr    （dd用法見本筆記尾部）

            hexdump -C   以二進制形式查看內容

      備份分區表：

            eg : 備份 /dev/sda 分區信息表

      備份MBR有效位標志：

    GPT分區

        ? GPT:GUID（ Globals Unique Identifiers） partition

            table 支持128個分區，使用64位，支持8Z（512Byte/block ）

            64Z （4096Byte/block）

            （沒有主分區與邏輯分區之分）

        ? 使用128位UUID 表示磁盤和分區 GPT分區表自動備份在頭和尾兩份，并有CRC校驗位

        ? UEFI (統一擴展固件接口)硬件支持GPT，使操作系統啟動

            （若無UEFI只能把磁盤作為存儲，無法引導操作系統）

    GPT分區結構：

       EFI部分又可以分為4個區域： EFI信息區(GPT頭)、分區表、 GPT分區、備份區域

    MBR 與 GPT 分區格式的區別：

        MBR分區表：

        在傳統硬盤分區模式中，引導扇區是每個分區（Partition）的第一扇區，而主引導扇區是硬盤的第一扇區。它由三個部分組成，

      主引導記錄MBR、硬盤分區表DPT和硬盤有效標志。在總共512字節的主引導扇區里MBR占446個字節，第二部分是Partition table區（分區表），

      即DPT，占64個字節，硬盤中分區有多少以及每一分區的大小都記在其中。第三部分是magic number，占2個字節，固定為55AA。

        一個扇區的硬盤主引導記錄MBR由4個部分組成。

        ?主引導程序（偏移地址0000H–0088H），它負責從活動分區中裝載，并運行系統引導程序。

        ?出錯信息數據區，偏移地址0089H–00E1H為出錯信息，00E2H–01BDH全為0字節。

        ?分區表（DPT，Disk Partition Table）含4個分區項，偏移地址01BEH–01FDH，每個分區表項長16個字節，共64字節為分區項1、分區項2、

         分區項3、分區項4。

        ?結束標志字，偏移地址01FE–01FF的2個字節值為結束標志55AA,如果該標志錯誤系統就不能啟動。

        GPT分區表：

      GPT的分區信息是在分區中，而不象MBR一樣在主引導扇區，為保護GPT不受MBR類磁盤管理軟件的危害，GPT在主引導扇區建立了一個保護分區

     （Protective MBR）的MBR分區表（此分區并不必要），這種分區的類型標識為0xEE，這個保護分區的大小在Windows下為128MB，Mac OS X下為200MB，

     在Window磁盤管理器里名為GPT保護分區，可讓MBR類磁盤管理軟件把GPT看成一個未知格式的分區，而不是錯誤地當成一個未分區的磁盤。