硬盤分區(qū)表原理

1、 第三章/硬盤分區(qū)表原理3.1.硬盤分區(qū)格式化 1、 硬盤低級(jí)格式化（low level format）簡(jiǎn)稱低級(jí)格式化，也稱為物理格式化 (physical format） 2、Format 高級(jí)格式化。 3、 硬盤先分區(qū)（Fdisk、Partition Magic），分區(qū)是用來建立一些分區(qū)表等信息； 以下是fdisk分區(qū)的一部分信息 4、Format主要作用如下： A、從各個(gè)邏輯盤指定的柱面開始，對(duì)扇區(qū)進(jìn)行邏輯編號(hào)（分區(qū)內(nèi)的編號(hào)）； B、創(chuàng)建引導(dǎo)記錄（DBR或成為引導(dǎo)區(qū)），如果命令中帶上“/S”則裝入msdos.sys、 、IO.SYS等3個(gè)文件； C、在各個(gè)硬盤上建立文件分配表（FAT）；

2、 D、建立對(duì)應(yīng)的文件目錄表（FDT）及數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）。 3.2.硬盤分區(qū)表結(jié)構(gòu) 新購(gòu)買來一塊硬盤需要將它分區(qū)、格式化，然后才能安裝操作系統(tǒng)方可以使用。以 Win9x/Me系列來說，我們一般要將硬盤分成主引導(dǎo)扇區(qū)（MBR）、操作系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)（DBR）、 FAT（文件分配表）、DIR（目錄區(qū)）和Data（數(shù)據(jù)區(qū)）等五部分（其中只有主引導(dǎo)扇區(qū)是唯一的，其它的隨你的分區(qū)數(shù)的增加而增加）。 MBR（Main Boot Record）即主引導(dǎo)記錄區(qū)，它位于整個(gè)硬盤的0磁道0柱面1扇 區(qū)，包括硬盤引導(dǎo)程序和分區(qū)表。 DBR（Dos Boot Record）即操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄區(qū)，通常位于硬盤的0磁道1柱面

3、1 扇區(qū)，是操作系統(tǒng)可直接訪問的第一個(gè)扇區(qū)，它也包括一個(gè)引導(dǎo)程序和一個(gè)被稱為 BPB（BIOS Parameter Block）的本分區(qū)參數(shù)記錄表。每個(gè)邏輯分區(qū)都有一個(gè)DBR。 FAT(File Allocation Table)即文件分配表，是DOS、Windows9X系統(tǒng)的文件尋址格 式，為了數(shù)據(jù)安全起見，F(xiàn)AT一般做成兩個(gè)，第二FAT為第一FAT的備份。 . DIR是Directory即根目錄區(qū)的簡(jiǎn)寫，DIR緊接在第二FAT表之后。 . Data既是數(shù)據(jù)區(qū)，在目錄區(qū)之后就是數(shù)據(jù)區(qū)，所有的文件等數(shù)據(jù)均存放在此區(qū)域。3.2.1.主引導(dǎo)扇區(qū) 主引導(dǎo)扇區(qū)位于整個(gè)硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)，包括硬盤

4、主引導(dǎo)記錄MBR（Main Boot Record）和分區(qū)表DPT（Disk Partition Table）。其中主引導(dǎo)記錄的作用就是檢查分區(qū)表是否正確以及確定哪個(gè)分區(qū)為引導(dǎo)分區(qū)，并在程序結(jié)束時(shí)把該分區(qū)的啟動(dòng)程序（也就是操作系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)）調(diào)入內(nèi)存加以執(zhí)行。至于分區(qū)表，很多人都知道，以80H或00H為開始標(biāo)志，以55AAH為結(jié)束標(biāo)志，共64字節(jié)，位于本扇區(qū)的最末端。值得一提的是，MBR是由分區(qū)程序（例如DOS的Fdisk.exe）產(chǎn)生。 下圖是用江民硬盤修復(fù)王查看主引導(dǎo)扇區(qū)（主引導(dǎo)記錄+分區(qū)表） 上圖3-3是硬盤的主引導(dǎo)記錄，為硬盤的0面0柱1扇區(qū)的信息；也是邏輯上的0扇區(qū)（用KVFIX可以看

5、出）每扇區(qū)字節(jié)數(shù)為512個(gè)字節(jié)。 前446個(gè)字節(jié)為硬盤的主引導(dǎo)記錄。如果在分區(qū)表80至55AA等64個(gè)字節(jié)都正常的情況下，用KVFIX/K或FDISK/MBR能自動(dòng)生成這446個(gè)字節(jié)。 上圖3-3畫紅線的80至55AA是硬盤的分區(qū)表，以下詳細(xì)介紹： 80 該字節(jié)表示當(dāng)前硬盤分區(qū)是否為激活分區(qū)，80表示激活、00表示非激活； 01 該字節(jié)表示硬盤的起始磁頭（也稱為面）， 01 該字節(jié)表示硬盤的起始扇區(qū)（0101這兩個(gè)字節(jié)表示分區(qū)起始扇區(qū)和柱面號(hào)）， 00 該字節(jié)表示硬盤的起始柱面， 0B 該字節(jié)表示硬盤分區(qū)的類型，如果硬盤為FAT16位那么此處為06；如果硬盤分區(qū)格式為FAT32位那么此處為0B

6、，但是如果該分區(qū)格式大于8G那么此處為 0C，如果為NTFS格式此處為07，如果是LiNux分區(qū)格式為83。 FE 該字節(jié)表示硬盤的結(jié)束磁頭，255-1=254 3FFE 這兩個(gè)字節(jié)表示硬盤的結(jié)束扇區(qū)和柱面（常常用FFFF替換）。 3F000000 這4個(gè)直接表示為硬盤的隱含扇區(qū)，也就是說硬盤分區(qū)表到引導(dǎo)區(qū)之間的扇區(qū)數(shù)目。低位在前高位在后0000003F寫成3F000000； 00823E00 表示該分區(qū)的大小，低位在前高位在后3E8200寫成00823E00。 01FF0FFEFFFF 可以從D盤分區(qū)表抄過來，但是主分區(qū)一般用0F表示，而擴(kuò)展分區(qū)用05表示。 3F823E00 這4個(gè)字節(jié)表示

7、下一個(gè)分區(qū)的起始扇區(qū)，低位在前高位在后3E823F寫成3F823E00， 41A71502 這4個(gè)字節(jié)表示擴(kuò)展DOS分區(qū)的硬盤大小。 3.2.2.操作系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū) DBR（Dos Boot Record）即操作系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)，通常位于硬盤的1磁道0柱面1扇區(qū)（這是對(duì)于DOS來說的，對(duì)于那些以多重引導(dǎo)方式啟動(dòng)的系統(tǒng)則位于相應(yīng)的主分區(qū)/擴(kuò)展分區(qū)的第一個(gè)扇區(qū)），是操作系統(tǒng)可直接訪問的第一個(gè)扇區(qū)，它也包括一個(gè)引導(dǎo)程序和一個(gè)被稱為BPB（BIOS Parameter Block）的本分區(qū)參數(shù)記錄表。其實(shí)每個(gè)邏輯分區(qū)都有一個(gè)DBR，其參數(shù)視分區(qū)的大小、操作系統(tǒng)的類別而有所不同。 引導(dǎo)程序的主要任務(wù)是判斷本分

8、區(qū)根目錄前兩個(gè)文件是否為操作系統(tǒng)的引導(dǎo)文件（例如MSDOS或者起源于MSDOS的Win9x/Me的IO.SYS和MSDOS.SYS）。如是，就把第一個(gè)文件讀入內(nèi)存，并把控制權(quán)交予該文件。BPB參數(shù)塊記錄著本分區(qū)的起始扇區(qū)、結(jié)束扇區(qū)、文件存儲(chǔ)格式、硬盤介質(zhì)描述符、根目錄大小、FAT個(gè)數(shù)、分配單元（Allocation Unit，以前也稱之為簇）的大小等重要參數(shù)。DBR由高級(jí)格式化程序產(chǎn)生（例如DOS的F）。 1面0柱1扇（KVFIX在63扇區(qū)，）也成引導(dǎo)區(qū)或BOOT區(qū)。參看下圖。 上圖為FAT32位的引導(dǎo)區(qū)。詳細(xì)介紹： EB5890 這3個(gè)字節(jié)為跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到引導(dǎo)代碼； 4D5357494E3

9、42E31 這8個(gè)字節(jié)為廠商表示和DOS版本號(hào)或OEM版本號(hào)信息 0002 這兩個(gè)字節(jié)表示硬盤每扇區(qū)的字節(jié)數(shù)，每扇區(qū)字節(jié)數(shù)為512，那么十進(jìn) 制為0200，低位在前高位在后為0020。 08 該字節(jié)為每個(gè)簇的扇區(qū)數(shù)（目錄扇區(qū)數(shù)）； 2000 這兩個(gè)字節(jié)表示為保留扇區(qū)數(shù)，也就是說從引導(dǎo)區(qū)到第一個(gè)文件分配表之間的 扇區(qū)數(shù)目，在此為32個(gè)扇區(qū)換算十六進(jìn)制為0020，低位在前高位在后為2000； 02 該字節(jié)為文件分配表的份數(shù)， 0000 根目錄項(xiàng)數(shù)（早期DOS版本，F(xiàn)AT16允許最大目錄項(xiàng)數(shù)512，現(xiàn)在不用了） 0000 扇區(qū)總數(shù)，小于32MB時(shí)；否則不用。 F8 該字節(jié)表示磁盤介質(zhì)，硬盤用F8表示

10、。 0000 這兩個(gè)字節(jié)表示FAT16位的文件分配表的長(zhǎng)度，如果是FAT32位此處為空， 3F00 表示每磁道扇區(qū)數(shù)目，每磁道扇區(qū)為63那么十進(jìn)制為3F。（低位在前高位在后） FF00 表示硬盤的磁頭數(shù)目，255十進(jìn)制為FF，低位在前高位在后為FF00； 3F000000 表示為硬盤的隱含扇區(qū)，也就是說分區(qū)表到引導(dǎo)區(qū)的扇區(qū)數(shù)目； 00823E00 表示本分區(qū)大小 990F0000 表示文件分配表的長(zhǎng)度，F(xiàn)AT32位。 02000000 為根目錄所在簇?cái)?shù)，一般為第2簇，為00000002h，字組內(nèi)前后位（byte）交 換得02000000，所以此處為02000000； 0100 為文件系統(tǒng)信息扇

11、區(qū)，此文件系統(tǒng)信息扇區(qū)為1扇區(qū)，為0001h，字組內(nèi)前后 位（byte）顛倒得0100，所以此處為0100； 0600 為系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)數(shù)目，F(xiàn)AT32位的系統(tǒng)引導(dǎo)扇區(qū)有7個(gè)扇區(qū)，即0至6為0006h， 字組內(nèi)前后位（byte）顛倒得0600，所以此處為0600； 80 為磁盤編號(hào)（第一個(gè)硬盤為80h）； 29以后為擴(kuò)展的引導(dǎo)扇區(qū)特征碼及系統(tǒng)安裝序列號(hào)等，這部份可用標(biāo)準(zhǔn)的硬盤照搬過來。3.2.3.文件分配表 FAT(File Allocation Table)即文件分配表，是DOS/Win9x系統(tǒng)的文件尋址系統(tǒng)，為了數(shù)據(jù)安全起見，F(xiàn)AT一般做兩個(gè)，第二FAT為第一FAT的備份,FAT區(qū)緊接在DB

12、R之后，其大小由本分區(qū)的大小及文件分配單元的大小決定。關(guān)于FAT的格式歷來有很多選擇，Microsoft的DOS及Windows采用我們所熟悉的FAT12、FAT16和FAT32格式，但除此以外并非沒有其它格式的FAT，像Windows NT、OS/2、UNIX/Linux、Novell等都有自己的文件管理方式。 3.2.4.目錄區(qū) DIR是Directory即根目錄區(qū)的簡(jiǎn)寫，DIR緊接在第二FAT表之后,只有FAT還不能定位文件在磁盤中的位置，F(xiàn)AT還必須和DIR配合才能準(zhǔn)確定位文件的位置。DIR記錄著每個(gè)文件（目錄）的起始單元（這是最重要的）、文件的屬性等。定位文件位置時(shí)，操作系統(tǒng)根據(jù)DI

13、R中的起始單元，結(jié)合FAT表就可以知道文件在磁盤的具體位置及大小了。在DIR區(qū)之后，才是真正意義上的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，即DATA區(qū)。 3.2.5.數(shù)據(jù)區(qū) DATA雖然占據(jù)了硬盤的絕大部分空間，但沒有了前面的各部分，它對(duì)于我們來說，也只能是一些枯燥的二進(jìn)制代碼，沒有任何意義。在這里有一點(diǎn)要說明的是，我們通常所說的格式化程序（指高級(jí)格式化，例如DOS下的Format程序），并沒有把DATA區(qū)的數(shù)據(jù)清除，只是重寫了FAT表而已，至于分區(qū)硬盤，也只是修改了MBR和DBR，絕大部分的DATA區(qū)的數(shù)據(jù)并沒有被改變 3.3.硬盤分區(qū)方式 我們平時(shí)說到的分區(qū)概念，不外乎三種:主分區(qū)、擴(kuò)展分區(qū)和邏輯分區(qū)。 主分區(qū)是一

14、個(gè)比較單純的分區(qū)，通常位于硬盤的最前面一塊區(qū)域中，構(gòu)成邏輯C磁盤。在主分區(qū)中，不允許再建立其它邏輯磁盤。 擴(kuò)展分區(qū)的概念則比較復(fù)雜，也是造成分區(qū)和邏輯磁盤混淆的主要原因。由于硬盤僅僅為分區(qū)表保留了64個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，而每個(gè)分區(qū)的參數(shù)占據(jù)16個(gè)字節(jié)，故主引導(dǎo)扇區(qū)中總計(jì)可以存儲(chǔ)4個(gè)分區(qū)的數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)只允許存儲(chǔ)4個(gè)分區(qū)的數(shù)據(jù)，如果說邏輯磁盤就是分區(qū)，則系統(tǒng)最多只允許4個(gè)邏輯磁盤。對(duì)于具體的應(yīng)用，4個(gè)邏輯磁盤往往不能滿足實(shí)際需求。為了建立更多的邏輯磁盤供操作系統(tǒng)使用，系統(tǒng)引入了擴(kuò)展分區(qū)的概念。 所謂擴(kuò)展分區(qū)，嚴(yán)格地講它不是一個(gè)實(shí)際意義的分區(qū)，它僅僅是一個(gè)指向下一個(gè)分區(qū)的指針，這種指針結(jié)構(gòu)將形成一個(gè)

15、單向鏈表。這樣在主引導(dǎo)扇區(qū)中除了主分區(qū)外，僅需要存儲(chǔ)一個(gè)被稱為擴(kuò)展分區(qū)的分區(qū)數(shù)據(jù)，通過這個(gè)擴(kuò)展分區(qū)的數(shù)據(jù)可以找到下一個(gè)分區(qū)（實(shí)際上也就是下一個(gè)邏輯磁盤）的起始位置，以此起始位置類推可以找到所有的分區(qū)。 無論系統(tǒng)中建立多少個(gè)邏輯磁盤,在主引導(dǎo)扇區(qū)中通過一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)參數(shù)即可逐個(gè)找到每一個(gè)邏輯磁盤 需要特別注意的是，由于主分區(qū)之后的各個(gè)分區(qū)是通過一種單向鏈表的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)鏈接的，因此，若單向鏈表發(fā)生問題，將導(dǎo)致邏輯磁盤的丟失。 3.4.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)原理 既然要進(jìn)行數(shù)據(jù)的恢復(fù)，當(dāng)然數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)原理我們不能不提，在這之中，我們還要介紹一下數(shù)據(jù)的刪除和硬盤的格式化相關(guān)問題。 文件的讀取文件的讀取 操作系統(tǒng)從目錄區(qū)

16、中讀取文件信息（包括文件名、后綴名、文件大小、修改日期和文件在數(shù)據(jù)區(qū)保存的第一個(gè)簇的簇號(hào)），我們這里假設(shè)第一個(gè)簇號(hào)是0023。 操作系統(tǒng)從0023簇讀取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后再找到FAT的0023單元，如果內(nèi)容是文件結(jié)束標(biāo)志（FF），則表示文件結(jié)束，否則內(nèi)容保存數(shù)據(jù)的下一個(gè)簇的簇號(hào)，這樣重復(fù)下去直到遇到文件結(jié)束標(biāo)志。 “hello0” 文件的寫入文件的寫入 當(dāng)我們要保存文件時(shí)，操作系統(tǒng)首先在DIR區(qū)中找到空區(qū)寫入文件名、大小和創(chuàng)建時(shí)間等相應(yīng)信息，然后在Data區(qū)找到閑置空間將文件保存，并將Data區(qū)的第一個(gè)簇寫入DIR區(qū)，其余的動(dòng)作和上邊的讀取動(dòng)作差不多。 文件的刪除文件的刪除 看了前面的文件的讀取和寫入，你可能沒有往下邊繼續(xù)看