硬盤分區(qū)表原理和儲存原理

1、硬盤分區(qū)表原理和儲存原理3.1.硬盤分區(qū)格式化1、 硬盤低級格式化（low level format）簡稱低級格式化，也稱為物理格式化 (physical format） 2、Format 高級格式化。 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、從各個邏輯盤指定的柱面開始，對扇區(qū)進行邏輯編號（分區(qū)內(nèi)的編號）； B、創(chuàng)建引導記錄（DBR或成為引導區(qū)），如果命令中帶上“/S”則裝入、 、等3個文件； C、在各個硬盤上建立文件分配表（FAT）； D、建立對應的文件目錄表（FD

2、T）及數(shù)據(jù)區(qū)（DATA）。 3.2.硬盤分區(qū)表結(jié)構(gòu) 新購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扇區(qū)（MBR）、操作系統(tǒng)引導扇區(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）即主引導記錄區(qū)，它位于整個硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)，包括硬盤引導程序和分區(qū)表。 DBR（Dos Boot Record）即操作系統(tǒng)引導記錄區(qū)，通常位于硬盤的0磁道1柱面1扇區(qū)，是操作系統(tǒng)可直接訪問的第一個扇

3、區(qū)，它也包括一個引導程序和一個被稱為BPB（BIOS Parameter Block）的本分區(qū)參數(shù)記錄表。每個邏輯分區(qū)都有一個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，第二FAT為第一FAT的備份。 . DIR是Directory即根目錄區(qū)的簡寫，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.主引導扇區(qū) 主引導扇區(qū)位于整個硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)，包括硬盤主引導記錄MBR（Main Boot Rec

4、ord）和分區(qū)表DPT（Disk Partition Table）。其中主引導記錄的作用就是檢查分區(qū)表是否正確以及確定哪個分區(qū)為引導分區(qū)，并在程序結(jié)束時把該分區(qū)的啟動程序（也就是操作系統(tǒng)引導扇區(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為開始標志，以55AAH為結(jié)束標志，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）產(chǎn)生。 下圖是用江民硬盤修復王查看主引導扇區(qū)（主引導記錄+分區(qū)表） 上圖3-3是硬盤的主引導記錄，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可以看出）每扇區(qū)字節(jié)數(shù)為512個字節(jié)。 前446個字節(jié)為硬盤的主引導

5、記錄。如果在分區(qū)表80至55AA等64個字節(jié)都正常的情況下，用KVFIX/K或FDISK/MBR能自動生成這446個字節(jié)。 上圖3-3畫紅線的80至55AA是硬盤的分區(qū)表，以下詳細介紹： 80 該字節(jié)表示當前硬盤分區(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這兩個字節(jié)表示分區(qū)起始扇區(qū)和柱面號）， 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，但是如果該分區(qū)格式大于8G那么此處為 0C，如果為NTFS格

6、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，而擴展分區(qū)用05表示。 3F823E00 這4個字節(jié)表示下一個分區(qū)的起始扇區(qū)，低位在前高位在后3E823F寫成3F82

7、3E00， 41A71502 這4個字節(jié)表示擴展DOS分區(qū)的硬盤大小。 3.2.2.操作系統(tǒng)引導扇區(qū) DBR（Dos Boot Record）即操作系統(tǒng)引導扇區(qū)，通常位于硬盤的1磁道0柱面1扇區(qū)（這是對于DOS來說的，對于那些以多重引導方式啟動的系統(tǒng)則位于相應的主分區(qū)/擴展分區(qū)的第一個扇區(qū)），是操作系統(tǒng)可直接訪問的第一個扇區(qū)，它也包括一個引導程序和一個被稱為BPB（BIOS Parameter Block）的本分區(qū)參數(shù)記錄表。其實每個邏輯分區(qū)都有一個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。 引導程序的主要任務是判斷本分區(qū)根目錄前兩個文件是否為操作系統(tǒng)的引導文件（例如MSDOS或者

8、起源于MSDOS的Win9x/Me的和）。如是，就把第一個文件讀入內(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)、文件存儲格式、硬盤介質(zhì)描述符、根目錄大小、FAT個數(shù)、分配單元（Allocation Unit，以前也稱之為簇）的大小等重要參數(shù)。DBR由高級格式化程序產(chǎn)生（例如DOS的）。 1面0柱1扇（KVFIX在63扇區(qū)，）也成引導區(qū)或BOOT區(qū)。參看下圖。 上圖為FAT32位的引導區(qū)。詳細介紹： EB5890 這3個字節(jié)為跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到引導代碼； 4D5357494E342E31 這8個字節(jié)為廠商表示和DOS版本號或OEM版本號信息 0002 這兩個字節(jié)表示硬盤

9、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 制為0200，低位在前高位在后為0020。 08 該字節(jié)為每個簇的扇區(qū)數(shù)（目錄扇區(qū)數(shù)）； 2000 這兩個字節(jié)表示為保留扇區(qū)數(shù)，也就是說從引導區(qū)到第一個文件分配表之間的扇區(qū)數(shù)目，在此為32個扇區(qū)換算十六進制為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 根目錄項數(shù)（早期DOS版本，F(xiàn)AT16允許最大目錄項數(shù)512，現(xiàn)在不用了） 0000 扇區(qū)總數(shù)，小于32MB時；否則不用。 F8 該字節(jié)表示磁盤介質(zhì)，硬盤用F8表示。 0000 這兩個字節(jié)表示FAT16位的文件分配表的長度，如果是FAT32位此處為空， 3F0

10、0 表示每磁道扇區(qū)數(shù)目，每磁道扇區(qū)為63那么十進制為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度，F(xiàn)AT32位。 02000000 為根目錄所在簇數(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0

11、100； 0600 為系統(tǒng)引導扇區(qū)數(shù)目，F(xiàn)AT32位的系統(tǒng)引導扇區(qū)有7個扇區(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（第一個硬盤為80h）； 29以后為擴展的引導扇區(qū)特征碼及系統(tǒng)安裝序列號等，這部份可用標準的硬盤照搬過來。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，第二FAT為第一FAT的備份,FAT區(qū)緊接在DBR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，Microsof

12、t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配合才能準確定位文件的位置。DIR記錄著每個文件（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，操作系統(tǒng)根據(jù)DIR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)

13、據(jù)存儲區(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，它對于我們來說，也只能是一些枯燥的二進制代碼，沒有任何意義。在這里有一點要說明的是，我們通常所說的格式化程序（指高級格式化，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 我們平時說到的分區(qū)概念，不外乎三種:主分區(qū)、擴展分區(qū)和邏輯分區(qū)。 主分區(qū)是一個比較單純的分區(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

14、。 擴展分區(qū)的概念則比較復雜，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個字節(jié)的存儲空間，而每個分區(qū)的參數(shù)占據(jù)16個字節(jié)，故主引導扇區(qū)中總計可以存儲4個分區(qū)的數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)只允許存儲4個分區(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個邏輯磁盤。對于具體的應用，4個邏輯磁盤往往不能滿足實際需求。為了建立更多的邏輯磁盤供操作系統(tǒng)使用，系統(tǒng)引入了擴展分區(qū)的概念。 所謂擴展分區(qū)，嚴格地講它不是一個實際意義的分區(qū)，它僅僅是一個指向下一個分區(qū)的指針，這種指針結(jié)構(gòu)將形成一個單向鏈表。這樣在主引導扇區(qū)中除了主分區(qū)外，僅需要存儲一個被稱為擴展分區(qū)的分區(qū)數(shù)據(jù)，通過這個擴展分區(qū)的數(shù)

15、據(jù)可以找到下一個分區(qū)（實際上也就是下一個邏輯磁盤）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)中建立多少個邏輯磁盤,在主引導扇區(qū)中通過一個擴展分區(qū)參數(shù)即可逐個找到每一個邏輯磁盤 需要特別注意的是，由于主分區(qū)之后的各個分區(qū)是通過一種單向鏈表的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)鏈接的，因此，若單向鏈表發(fā)生問題，將導致邏輯磁盤的丟失。 3.4.數(shù)據(jù)存儲原理 既然要進行數(shù)據(jù)的恢復，當然數(shù)據(jù)的存儲原理我們不能不提，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 操作系統(tǒng)從目錄區(qū)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)保存的第一個簇的簇號），我們這里假設(shè)第一個簇號是0023。 操作系統(tǒng)從0023簇讀取相應的數(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)的下一個簇的簇號，這樣重復下去直到遇到文件結(jié)束標志。 “hello0” 文件的寫入 當我們要保存文件時，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)建時間等相應信息，然后在Data區(qū)找到閑置空間將文件保存，并將Data區(qū)的第一個簇寫入DIR區(qū)，其余的動作和上邊的讀取動作差不多。 文件的刪除 看