磁盘分区详解

磁盘分区详解
磁盘分区的理解，必须从硬件⼊⼿。

常见的存储设备主要有硬盘，CD，DVD，U盘等。

这⾥我们主要讲的是硬盘的分区。

因为半导体技术和⼯艺的不断提⾼，现在⼤的半导体提供商已经可以⽣产出⼤容量的固态硬盘，市场上也有固态硬盘可供⼤家选购。

固态硬盘虽然存取速度要⽐机械硬盘快上许多，但是从容量与价格的性价⽐上，机械硬盘还是占优。

接下来主要讲的就是与机械硬盘相关的磁盘分区知识。

图1：硬盘物理⽰意图
如图1所⽰，机械硬盘的主要物理组成有磁盘、主轴、磁头、磁⼒臂、⾳圈马达和永磁铁等组成。

我们所有写⼊硬盘的信息都是通过磁头写⼊磁盘中的，同时，也可以通过磁头将磁盘中的信息读取出来。

⼚家⽣产出⼀块硬盘之后，会对其进⾏低级格式化，我们可以理解为⼚家在磁盘中已经输⼊了⼀⼩段的程序。

这段⼩程序将我们的⼀阵块磁盘划分出了磁道和柱⾯。

图2：磁道与柱⾯
图3：扇区
图中⽰意出了磁道与柱⾯与磁盘实际物理层⾯的关系。

当磁盘⾼速转动起来，磁头能够感应到的只是此盘上⼀个环形区域内的磁性信息，所以我们将⼀个环形区域组织成⼀个磁道。

同时，磁头在多层的盘⽚上读取的是相同位置的磁道，因此将多⽚盘⽚上的这些同位置的磁道组织成柱⾯。

我们将磁道再细分为容量相同的扇区，如图3所⽰。

另外，每个扇区容量是相同的。

早期⽣产的磁盘每个磁道上的扇区数是相同的，那么外磁道扇区的长度必然⽐内磁道的长度要长，所以⼚家通过控制内外磁道的磁密度来保障每个扇区的容量个相同。

这种简单的划分极⼤的限制了磁盘的容量。

现代的磁盘制作时，不同磁道的磁密度是相同的，因此不同磁道的扇区数是不相同的，不过磁盘对其进⾏了内部转换，使得磁盘看起来像是每个磁道还拥有相同的扇区数。

以上是对磁盘的物理层⾯划分，接下来，我们从操作系统的层⾯来分析系统的磁盘分区（⾼级格式化）与实际磁盘物理层⾯分区的映射关系。

从Windows系统的⾓度来看，我们常常将磁盘划分为C、D、E、F盘；Linux系统中，磁盘分区的命名⽅式有所不同，是根据磁盘的类型加上加上编号组合⽽成，例如sd1,hd2之类的。

其基本的组织原理是相通的，我们以Linux的磁盘分区来⽰例说明。

每个磁盘的第⼀个扇区⾄关重要，因为在其上存储了两个重要的信息，分别是：
主引导分区（Master Boot Record,MBR）：可以安装引导加载程序的地⽅，有446bytes。

分区表（partition table）:记录整块硬盘分区的状态，有64bytes。

MBR是⼗分重要的，系统在开机的时候回读取这⼀段内容，然后才能知道去哪⾥选择哪个操作系统开机，其具体的实现和功能，在这暂不表。

主要说说分区表的⽤法。

分区表有64bytes的容量，我们将其分为四份，即⽤16bytes的内容来记录⼀个分区的开始柱⾯和结束柱⾯号。

注意，分区是以柱⾯为基本单位的。

图4：分区⽰意图图5：扩展分区
如图4所⽰，假设共有400个柱⾯，我们将磁盘平均分为了4个分区，每个分区100个柱⾯的容量，对于windows⽽⾔可以说是C、D、E、F 盘。

当然，我们也可以将每个分区的容量划分为不同⼤⼩。

有时，我们需要更多的分区，但是分区表最多只能实现4个分区，这时候，要⽤到逻辑分区的概念来分出更多的分区。

我们将分区表中某个区域作为扩展分区，记录逻辑扩展分区的起始与结束柱⾯，再在这些柱⾯的选择
⼀段扇区存储逻辑分区的分区表（数量任意）。