硬盘结构及文件系统

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了解计算机文件系统的类型和特点

了解计算机文件系统的类型和特点计算机文件系统是计算机中用于管理和组织文件的软件系统。

它定义了文件和目录的结构，以及文件如何存储和访问。

文件系统的类型和特点直接影响着文件的组织方式和存储效率。

本文将重点探讨计算机文件系统的类型和特点。

一、磁盘文件系统磁盘文件系统是最常见的文件系统类型之一。

它使用硬盘来存储和管理文件。

磁盘文件系统以块的形式组织文件数据，每个块通常包含固定数量的字节。

这种文件系统的特点包括：1. 块存储：磁盘文件系统将文件分割成多个块，并将这些块存储在硬盘上。

这种方式可以提高存储效率和访问速度。

2. 随机访问：磁盘文件系统允许随机读取和写入文件数据，即可以直接访问文件中的任意位置。

3. 文件分配表：磁盘文件系统使用文件分配表（File Allocation Table，FAT）来记录文件的存储位置和状态。

通过FAT，系统可以快速查找文件的块位置，实现文件的读写操作。

二、网络文件系统网络文件系统是一种基于网络的分布式文件系统，允许用户通过网络访问远程计算机上的文件。

网络文件系统的特点包括：1. 文件共享：网络文件系统允许多个用户同时访问和共享远程计算机上的文件。

用户可以像访问本地文件一样访问远程文件。

2. 远程访问：用户可以通过网络连接远程计算机，访问和操作远程文件。

这种方式提供了跨地域的文件共享和协作功能。

3. 安全性：网络文件系统通常提供访问权限控制和数据加密等安全机制，确保文件的保密性和完整性。

三、日志文件系统日志文件系统是一种通过记录变更操作来提高文件系统性能和可靠性的文件系统。

它的特点包括：1. 事务性操作：日志文件系统通过记录文件的变更操作（如增加、删除、修改），将磁盘上的数据与内存中的数据保持一致。

这样可以提高系统的可靠性，即使系统在崩溃或断电后也能恢复数据。

2. 写入顺序：日志文件系统将写入操作的顺序记录在日志中，而不是直接写入磁盘。

这种写入方式减少了磁盘的随机读写操作，提高了写入性能。

介绍硬盘的逻辑结构

介绍硬盘的逻辑结构硬盘是电脑中不可或缺的存储装置，它能够保存大量的数据。

而硬盘的逻辑结构可以让我们更好地了解它的工作原理与使用方法。

让我们一起来了解一下吧！首先，让我们从硬盘的最基本单位开始，那就是扇区。

扇区是硬盘中最小的存储单元，一般大小为512字节。

当我们将数据存储到硬盘上时，实际上是将数据写入到一个个的扇区中。

多个扇区会被组合成一个簇，簇是硬盘中一次读写的最小单位。

它的大小可以根据用户的需求设置，一般可选择4KB或者8KB，不同的簇大小会影响硬盘的性能。

而下一层级是磁道，磁道是硬盘上一个圆形的轨道，硬盘通常会有多个磁道，每个磁道又会被划分成多个扇区。

读取或写入数据时，硬盘会在指定的磁道上进行操作。

再往上一层是柱面，柱面是由相同磁头上的所有磁道构成的一个圆柱体。

一般来说，硬盘会有多个柱面，它们从内到外排列。

寻址时，磁头会在柱面之间来回跳跃，以读取或写入数据。

接下来是分区，分区是将硬盘划分成不同的逻辑部分。

每个分区在操作系统中都会被视为一个独立的硬盘，可以独立地进行格式化、安装操作系统和存储文件。

最后是文件系统，文件系统是操作系统用来管理硬盘空间和文件的一种机制。

常见的文件系统有FAT32、NTFS、HFS+等。

文件系统可以帮助我们更方便、快速地访问和管理文件。

了解了硬盘的逻辑结构，我们可以更好地理解硬盘的工作原理，并且在使用过程中有更好的指导意义。

不仅如此，合理地分区和选择合适的文件系统也能够充分发挥硬盘的性能，并确保数据的安全性和完整性。

总之，硬盘的逻辑结构由扇区、簇、磁道、柱面、分区和文件系统构成。

了解这些结构可以帮助我们更好地了解硬盘的工作原理和使用方法，提高硬盘的性能并保护数据的安全。

无论是日常使用还是进行技术操作，都会受益于对硬盘逻辑结构的了解。

硬盘的结构

硬盘的结构1、硬盘的外部物理结构硬盘主要由盘体、控制电路板和接口部件组成。

盘体是一个密封的腔体。

(后续将介绍硬盘的内部物理结构即是指盘体的内部结构)。

控制电路板上主要有硬盘BIOS、硬盘缓存（Cache）和主控制芯片等单元。

硬盘接口包括插座、数据接口和主、从跳线等。

2、硬盘的内部物理结构硬盘盘体是完全密封的，里面主要有磁头、盘片等部件。

硬盘的盘片材料硬度和耐磨性要求很高，所以一般采用合金材料，多数为铝合金。

(早期有塑料，陶瓷的，现在也出现了玻璃材料的)。

盘基上涂上磁性材料。

硬盘盘片厚一般在0.5mm左右，盘片的转速与盘片大小有关，考虑到惯性及盘片稳定性，盘片越大转速越低。

有些硬盘只装一张盘片，有此则有多张。

硬盘盘片安装在主轴电机的转轴上，在主轴电机的带动下作高速旋转。

每张盘片的容量称为单碟容量，而一块硬盘的总容量就是所有盘片容量的总和。

早期硬盘由于单碟容量低，所以盘片较多。

现代的硬盘盘片一般只有少数几片。

一块硬盘内的所有盘片都是完全一样的，否则控制部分就太复杂了。

盘片上的记录密度很大，而且盘片工作时会高速旋转，为保证其工作的稳定，数据保存的长久，所以硬片都是密封在硬盘内部的，内部并非真空。

不可自行拆卸硬盘，在普通环境下空气中的灰尘，都会对硬盘造成永久损害。

以上介绍的是盘片，一张单面的盘片需要一个磁头，双面的盘片则需要两个磁头。

硬盘采用高精度、轻型磁头驱动和定位系统。

这种系统能使磁头在盘面上快速移动，读写硬盘时，磁头依靠磁盘的高速旋转引起的空气动力效应悬浮在盘面上，与盘面的距离不到1微米(约为头发直径的百分之一)，可以在极短的时间内精确定位到计算机指令指定的磁道上。

注意：由于磁盘是旋转的，则连续写入的数据是排列在一个圆周上的。

我们称这样的圆周为一个磁道(Track)。

由于定位系统限制，磁头臂只能在盘片的内外磁道之间移动。

因此，不管开机还是关机，磁头总在盘片上。

所不同的是，关机时磁头停留在盘片启停区，开机时磁头“飞行”在磁盘片上方。

Linux基础与服务管理-文件系统与磁盘管理

Linux基础与服务管理
第四章文件系统与磁盘管理
教师：
目录文件系统与磁盘管理
4.1 文件系统 4.2 磁盘管理 4.3 逻辑卷管理 4.4 RAID管理 4.5 作业
第四章文件系统与磁盘管理
➢了解文件系统的概念。
学习目标
➢掌握常用的几种文件系统类型。
➢掌握磁盘管理的常用命令。
➢掌握磁盘逻辑卷的管理。
挂载示意图
4.2 磁盘管理
手动挂载
Mount命令的作用就是将一个设备（通常是存储设备）挂载到一个已存在的目录上。访问这个目录就是访问该存储设备。
格式：mount [-t 文件系统类型] 设备文件名挂载点常用选项：
-t vsftype：指定要挂载的设备上的文件系统类型； -r: readonly，只读挂载； -w: read and write, 读写挂载； -a：自动挂载所有支持自动挂载的设备；(定义在了/etc/fstab 文件中，且挂载选项中有“自动挂载”功能)。
4.2 磁盘管理
1
2
分区信息各
3
字段的含义
4
5
6
7
设备：分区的设备文件名称。
Boot：是否是引导分区。是，则带有“*” 标识 Start：该分区在硬盘中的起始位置（柱面数）。
End：该分区在硬盘中的结束位置（柱面数）。 Blocks：分区的大小。 Id：分区类型的ID标记号，对于ext4分区为83，LVM分共为8e。 System：分区类型。“Linux”代表ext4 文件系统，“Linux LVM”代表逻辑卷。
/etc/fstab称为文件系统数据表（File Sysem Table），文件中的内容显示系统已存在的挂载信息，如下图所示。

详解FAT32文件系统

详解FAT32⽂件系统详解FAT32⽂件系统硬盘是⽤来存储数据的，为了使⽤和管理⽅便，这些数据以⽂件的形式存储在硬盘上。

任何操作系统都有⾃⼰的⽂件管理系统，不同的⽂件系统⼜有各⾃不同的逻辑组织⽅式。

例如：常见的⽂件系统有FAT，NTFS，EXT，UFS，HFS+等等。

下⾯就来学习⼀下基于Windows的FAT32⽂件系统。

FAT32⽂件系统由DBR及其保留扇区，FAT1，FAT2和DATA四个部分组成，其机构如下图：这些结构是在分区被格式化时创建出来的，含义解释如下：DBR及其保留扇区：DBR的含义是DOS引导记录，也称为操作系统引导记录，在DBR之后往往会有⼀些保留扇区。

FAT1：FAT的含义是⽂件分配表，FAT32⼀般有两份FAT，FAT1是第⼀份，也是主FAT。

FAT2：FAT2是FAT32的第⼆份⽂件分配表，也是FAT1的备份。

DATA：DATA也就是数据区，是FAT32⽂件系统的主要区域，其中包含⽬录区域。

⼀、分析FAT32⽂件系统的DBRFAT32⽂件系统的DBR有5部分组成，分别为跳转指令，OEM代号，BPB，引导程序和结束标志。

如下图是我U 盘上⼀个完整的FAT32⽂件系统的DBR。

E8 58 90 :(跳转指令) 本⾝占2字节它将程序执⾏流程跳转到引导程序处。

“EB 58 90″清楚地指明了OS引导代码的偏移位置。

jump 58H加上跳转指令所需的位移量，即开始于0x5A。

4D 53 57 49 4E 34 2E 31 :(OEM代号) 这部分占8字节，其内容由创建该⽂件系统的OEM⼚商具体安排。

跳转指令之后是8字节长的OEM ID，它是⼀个字符串， OEM ID标识了格式化该分区的操作系统的名称和版本号。

为了保留与MS-DOS的兼容性，通常Windows 2000格式化该盘是在FAT16和FAT32磁盘上的该字段中记录了“MSDOS 5.0”，在NTFS磁盘上(关于ntfs，另述)，Windows 2000记录的是“NTFS”。

FAT32文件系统详细介绍

初识FAT32文件系统Abstract: File System is used to manage files software and data ,it is part of the operating system.FAT32 file system is a kind of format that it manage disk files. And the corresponding other file system format such as NTFS,EXT2 etc.Key words: File System; FAT32 File System; Disk摘要: 文件系统是用于管理文件的软件和数据的统称，它是操作系统的一部分。

FAT32文件系统是一种管理磁盘文件的一种格式。

还有相应的其他文件系统格式比如NTFS，EXT2等。

关键词: 文件系统;FAT32文件系统;磁盘1 硬盘结构1.1 硬盘物理结构[1]图1 硬盘的内部结构硬盘基本上由两大部分组成：控制电路板和盘体。

1.控制电路板控制电路板由接口，DSP处理器，ROM，缓存，磁头驱动电路和盘片电机驱动电路等等组成。

2.盘体盘体由盘腔，上盖，盘片电机，盘片，磁头，音圈和其他辅助组件组成。

一般硬盘的接口分为几种，有IDE接口（Integrated Drive Electronics），SCSI接口(Small Computer System Interface)，SATA接口（Serial-ATA）（目前是主流），SAS接口，IEEE1394接口。

硬盘存储数据是根据电、磁转换原理实现的。

硬盘由一个或几个表面镀有磁性物质的金属或玻璃等物质盘片以及盘片两面所安装的磁头和相应的控制电路组成(图1)，其中盘片和磁头密封在无尘的金属壳中。

硬盘工作时，盘片以设计转速高速旋转，设置在盘片表面的磁头则在电路控制下径向移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。

磁盘存储实验报告

一、实验目的1. 理解磁盘存储的基本原理和结构；2. 掌握磁盘分区、格式化、挂载等基本操作；3. 了解磁盘调度算法及其应用；4. 学会使用磁盘管理工具，提高磁盘存储效率。

二、实验环境1. 操作系统：Linux Ubuntu 20.042. 硬件设备：计算机、硬盘（至少一块）3. 软件：fdisk、mkfs.ext4、mount、df、du等三、实验内容1. 磁盘存储原理及结构（1）磁盘存储原理：磁盘存储器是一种利用磁性材料记录信息的存储设备，通过改变磁性材料的磁化方向来存储数据。

（2）磁盘结构：磁盘存储器主要由以下几个部分组成：- 磁盘：存储数据的载体，由多个同心圆盘片组成；- 磁头：负责读写数据的装置，包括读写磁头和磁臂；- 控制器：负责控制磁盘的转速、读写操作等；- 适配器：连接磁盘与计算机主板的接口。

2. 磁盘分区及格式化（1）分区：将磁盘划分为多个逻辑分区，每个分区可以独立格式化和挂载。

- 使用fdisk命令进行磁盘分区：```sudo fdisk /dev/sdb```根据提示进行分区操作，例如创建主分区、扩展分区和逻辑分区等。

- 使用mkfs.ext4命令对分区进行格式化：```sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1```其中，/dev/sdb1为已创建的分区。

3. 磁盘挂载及管理（1）挂载：将已格式化的分区挂载到文件系统，以便于访问。

- 使用mount命令挂载分区：```sudo mount /dev/sdb1 /mnt```其中，/dev/sdb1为已格式化的分区，/mnt为挂载点。

- 使用df命令查看磁盘使用情况：```df -h```- 使用du命令查看文件/文件夹大小：```du -h /mnt```4. 磁盘调度算法（1）磁盘调度算法的作用：为了提高磁盘访问效率，磁盘调度算法对磁盘的读写顺序进行优化。

（2）常用磁盘调度算法：- 先来先服务（FCFS）：按照请求的顺序进行访问；- 最短寻道时间优先（SSTF）：选择寻道时间最短的请求进行访问；- 电梯调度算法（SCAN）：按照磁头移动方向进行访问；- 循环扫描算法（C-SCAN）：类似于SCAN算法，但磁头在移动到末尾时会返回起始位置。

文件系统fat和ntfs的原理

文件系统fat和ntfs的原理FAT和NTFS是两种常见的文件系统，它们在计算机存储中起着重要的作用。

本文将分别介绍FAT和NTFS的原理，以及它们在文件存储中的特点和应用。

一、FAT文件系统的原理FAT（File Allocation Table）文件系统是最早应用于个人计算机的一种文件系统。

它的原理是将存储设备（如硬盘、U盘等）划分为若干个簇（Cluster），每个簇由若干个扇区（Sector）组成。

FAT 文件系统通过使用文件分配表（File Allocation Table）来记录每个簇的使用情况，以便于管理文件的存储和检索。

在FAT文件系统中，文件和目录被组织为一个层次结构，最顶层是根目录（Root Directory），根目录下可以包含文件和子目录。

每个文件或目录的相关信息，如名称、大小、属性等，都存储在目录项（Directory Entry）中。

而目录项的内容则通过文件分配表来确定文件或目录所占用的簇的位置。

FAT文件系统的优点之一是兼容性强，几乎所有操作系统都能够识别和访问FAT格式的存储设备。

此外，FAT文件系统还具有简单、易于实现和维护的特点。

二、NTFS文件系统的原理NTFS（New Technology File System）文件系统是微软公司开发的一种高级文件系统，它首次引入于Windows NT操作系统。

相对于FAT文件系统，NTFS具有更多的功能和更好的性能。

NTFS文件系统的原理是将存储设备划分为一个个的簇，每个簇的大小可以根据实际需求进行调整。

与FAT不同的是，NTFS使用了一种称为MFT（Master File Table）的结构来管理文件和目录的存储。

在NTFS文件系统中，每个文件和目录都有一个唯一的MFT记录，该记录存储了文件的元数据（如文件名、大小、权限等）以及文件的数据存储位置。

MFT记录中的数据可以直接存储在记录本身中，也可以通过指针指向其他数据簇。

磁盘存储结构与文件恢复实验（FAT文件系统）

磁盘存储结构与⽂件恢复实验（FAT⽂件系统）实验地点：主楼A2-412⼀、实验室名称：主楼实验室A2-412⼆、实验项⽬名称：磁盘存储结构与⽂件恢复实验三、实验学时：6学时四、实验原理：在Debug环境下利⽤基本汇编程序对引导扇区、⽂件分配表、⽬录表等结构进⾏显⽰，并进⾏分析；使⽤⼯具软件WINHEX对指定的⽂件（被删除⽂件）进⾏恢复。

五、实验⽬的：1）了解⽂件系统在磁盘上的存储映像和它在系统安全中的地位和作⽤；2）了解⽂件⽬录结构及其访问⽅式；3）掌握使⽤系统基本汇编程序进⾏磁盘和⽂件结构访问的技术和编程⽅法，为数据恢复奠定基础。

六、实验内容：1）在DEGUB下，使⽤汇编指令读取MBS引导扇区，记录并分析说明结构。

2）在DEGUB下，使⽤汇编指令读取DBS引导扇区，记录并分析说明结构。

3）在DEGUB下，使⽤汇编指令读取FAT、FDT，记录并分析说明结构。

4）⽣成⼀个简单⽂本⽂件（*.txt⽂件），结合FAT，FDT信息，使⽤汇编指令，在硬盘上查找并读出该⽂件，记录并说明查找过程。

5）删除⽣成的⽂本⽂件，查看该⽂件在FAT、FDT所对应的⽂件存储状态以及该⽂件在数据区对应扇区的内容，说明⽂件删除操作的原理。

6）使⽤WINHEX软件进⾏⽂件恢复操作练习。

七、实验器材（设备、元器件）：PC微机⼀台（⾄少具有⼀个FAT格式磁盘分区），VMware Workstation6.0虚拟机软件，DOS7.0，WINHEX软件。

⼋、实验步骤：任务⼀、读取MBS引导扇区1．在DEGUB下，使⽤汇编指令读取MBS引导扇区。

2．根据显⽰的信息，分析说明MBS结构及字节含义和具体数值。

任务⼆、读取DBS引导扇区和磁盘参数块BPB1．在DEGUB下，使⽤汇编指令读取DBS引导扇区。

2．根据显⽰信息，分析说明引导扇区结构。

3．根据显⽰信息说明磁盘参数块BPB结构及各段含义和具体数值。

任务三、读取FAT表1．⽣成⼀个简单⽂本⽂件（*.txt⽂件），取“长⽂件名”。

什么是文件系统？

什么是文件系统？文件系统是计算机操作系统中用于管理和组织文件的一种机制。

它是一个层次化的数据结构，用于存储、检索和管理计算机存储设备上的数据和信息。

文件系统通过给文件和目录分配唯一的标识符来识别和访问它们，同时还提供了对文件存储、访问和管理的方法和工具。

在操作系统中，文件系统起到了桥梁的作用，将硬件存储设备和用户应用程序之间进行了良好的连接和交互。

文件系统不仅仅是一个数据容器，还对文件的组织和管理方式提供了一定程度上的抽象。

它定义了文件的类型、结构和属性，并提供了一套丰富的操作接口，使得用户和应用程序可以方便地对文件进行操作和访问。

同时，文件系统还负责将文件存储在物理硬盘上，并管理磁盘空间的分配和使用情况。

文件系统可以分为多种类型，包括磁盘文件系统、网络文件系统、分布式文件系统等。

不同类型的文件系统适用于不同的应用场景，具有不同的特点和优势。

下面将从几个方面介绍文件系统的基本概念和特性。

一、磁盘文件系统磁盘文件系统是最常见的文件系统类型之一，用于管理和组织计算机硬盘上的文件和文件夹。

它将硬盘空间划分为一个个固定大小的块，并使用集合的方式将这些块组织为文件。

磁盘文件系统通常具有良好的数据安全性和可靠性，能够在断电等异常情况下保证数据的完整性。

磁盘文件系统的特点之一是支持层次化的目录结构，使得用户可以将文件和文件夹组织成有层次关系的结构。

这种目录结构可以帮助用户更好地管理和查找文件，提高工作效率。

同时，磁盘文件系统还支持对文件进行权限管理，可以控制用户对文件的访问和操作权限，保护用户的数据安全。

二、网络文件系统随着计算机网络的普及和发展，网络文件系统成为了重要的文件管理方式。

网络文件系统通过在本地计算机上挂载远程文件服务器上的文件系统，使得用户可以像操作本地文件一样操作远程文件。

这种方式可以实现远程文件的共享和访问，便于用户之间的文件交换和协作。

网络文件系统具有较高的灵活性和可扩展性，可以将多个存储设备和文件服务器组织为一个逻辑上的整体，对外提供统一的访问接口。

文件系统

引导记录标志：占用两个字节值为“55AA” ，55 AA表示这个扇区是个正常的计算机启动时，BIOS把这个扇区读入内存，发现不是55 AA，则会拒绝启动。
硬盘主引导扇区MBR
DPT表项具体实例说明
硬盘主引导扇区MBR
字段长度 1 byte 值 80
字段名和定义
引导指示符(Boot Indicator)指明该分区是否为活动分区开始磁头开始扇区只用了 0~5 位。后面的两位被开始柱面字段所使用开始柱面系统ID(system ID) 定义了分区的类型结束磁头结束扇区结束柱面相对扇区数该分区中的扇区总数
1、自诊断程序：通过读取CMOS RAM中的内容识别硬件配置，并对其进行自检和初始化； 2、CMOS设置程序：引导过程中，用特殊热键启动，进行设置后，存入CMOS RAM中； 3、系统自举装载程序：在自检成功后将磁盘相对0道0扇区上的引导程序装入内存，让其运行以装入DOS系统；主要I／O设备的驱动程序和中断服务
1byte 6位
01 01
10位 1byte
00 07
1byte 6位 10位 4 byte 4 byte
FE FF 7B 000000 3F 00DAA8 3D
硬盘主引导扇区MBR
虚拟MBR
通过主引导记录定义的硬盘分区表，最多只能描述4个分区，如果想要多于4个分区，就要突破主引导记录中的分区描述方法，这在某些时候也是突破硬盘容量限制的一种方法。微软为了解决这个问题,采用了虚拟MBR. 根据主MBR我们只能找到扩展分区的起始位置.那么我们如何让操作系统启动时找寻和引导所有的扩展分区里的所有逻辑分区,这里就是用到了我们所要讲的虚拟MBR(扩展引导记录)

什么是文件系统？

什么是⽂件系统？⽂件系统是操作系统⽤于明确磁盘或分区上的⽂件的⽅法和数据结构；即在磁盘上组织⽂件的⽅法。

也指⽤于存储⽂件的磁盘或分区，或⽂件系统种类。

⽂件系统是对应硬盘的分区的，⽽不是整个硬盘，不管是硬盘只有⼀个分区，还是⼏个分区，不同的分区可以有着不同的⽂件系统！⽽NTFS，FAT32，FAT16还有更早的FAT等等都是⽂件系统，它们都有着什么区别呢？NTFS⽂件系统相⽐FAT32和FAT16最⼤优点在于持⽂件加密，另外⼀个优点就是能够很好的⽀持⼤硬盘,且硬盘分配单元⾮常⼩,从⽽减少了磁盘碎⽚的产⽣。

NTFS更适合现今硬件配置（⼤硬盘）和操作系统（XP，Windows7），另外：NTFS⽂件系统相⽐FAT32具有更好的安全性，表现在对不同⽤户对不同⽂件/⽂件夹设置的访问权限上，⽽且CIH病毒在NTFS⽂件系统下是没有办法传播的！在运⾏Windows XP的计算机上，您可以在三种⾯向磁盘分区的不同⽂件系统NTFS、FAT32和FAT中加以选择。

其中，推荐使⽤的NTFS⽂件系统，与FAT或FAT32相⽐，它具有更为强⼤的功能，并且包含Active Directory及其它重要安全特性所需的各项功能。

另外只有选择NTFS作为⽂件系统，才可以使⽤诸如Active Directory和基于域的安全性之类特性。

卷，就是⼀种逻辑硬盘。

这么说你可能很容易就想到分区，⼀个分区就可以构成⼀个逻辑硬盘。

但是卷与分区最⼤的不同就是卷可以跨越物理硬盘。

动态磁盘的5种卷：1、简单卷：构成单个物理磁盘空间的卷。

它可以由磁盘上的单个区域或同⼀磁盘上连接在⼀起的多个区域组成，可以在同⼀磁盘内扩展简单卷。

2、跨区卷：简单卷也可以扩展到其它的物理磁盘，这样由多个物理磁盘的空间组成的卷就称为跨区卷。

简单卷和跨区卷都不属于RAID范畴。

3、带区卷：以带区形式在两个或多个物理磁盘上存储数据的卷。

带区卷上的数据被交替、平均（以带区形式）地分配给这些磁盘，带区卷是所有 Windows 2000 可⽤的卷中性能最佳的，但它不提供容错。

FAT32文件系统结构

浅析FAT32文件系统结构【摘要】fat32文件系统是windows系列操作系统中最常用的文件系统之一。

为了彻底了解fat32文件系统,本文将对fat32文件系统的存储结构进行分析,让大家对fat32的存储原理及数据恢复有所了解。

【关键词】存储结构;mbr;dbr;fat;fdt数据恢复技术是指将硬盘上由于病毒、误删除、以及其它各种原因导致数据丢失的数据还原的技术,恢复它本来的“面目”。

这需要对存储结构有一定了解才能操作。

1、 fat32存储结构硬盘在fat32文件系统管理下,其数据信息由磁盘主引导记录mbr、dos引导记录dbr、文件分配表fat、文件目录表fdt及用户数据区五部分组成。

磁盘的排列如图所示:其中,mbr占用63个扇区(实际只使用一个扇区),dbr占用了32个扇区(实际只使用第1扇区和第6扇区,第6扇区是第1扇区的备份),fat的长度是可以改变的,其随着分区大小,每簇扇区数的变化而变化,dir属于data区的一部分,采用和子目录一样的方式来管理。

1.1 mbr(masterbootrecord)mbr即硬盘主引导记录,位于整个硬盘的0柱面0磁头1扇区,一共占用63个扇区,实际它只使用一个扇区。

其主要作用是:检查硬盘分区表是否完好;在分区表中寻找可引导的活动分区;并将活动分区的第一逻辑扇区(dbr)装入内存中加以运行,mbr由主引导程序、硬盘分区表dpt、有效结束标志(55aa)三部分组成。

(1)引导程序:引导程序占用第一扇区446个字节。

它的功能是检查分区表是否正确以及确定引导分区,并将引导分区上的操作系统引导扇区调入内存中执行,即执行ntldr(操作系统加载器)文件。

(2)分区表:分区表dpt(diskpartitiontable)共占用第一扇区64个字节,在mbr中,从地址be开始到fd结束的64个字节就是分区表。

分为4个分区表项,每个分区表项占用16字节。

一个硬盘最多只能分成四个主分区,其中扩展分区也是一个主分区。

硬盘数据结构

硬盘数据结构一、主引导扇区主引导扇区位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区，包括硬盘主引导记录MBR（Main Boot Record）和分区表DPT（Disk Partition Table）。

其中主引导记录的作用就是检查分区表是否正确以及确定哪个分区为引导分区，并在程序结束时把该分区的启动程序（也就是操作系统引导扇区）调入内存加以执行。

主引导记录占用446字节，分区表占用64字节，扇区结束标志55AA占用2字节，一共512字节。

硬盘的主引导扇区所在的硬盘磁道上的其它扇区一般均空出，主引导扇区所在的硬盘磁道是不属于分区范围内的。

表一：主引导扇区数据结构表二、分区引导扇区1、隐藏扇区（hidden sector）在分区之前的部分。

通常所说的MBR，它是隐藏扇区的第一个扇区，也是整个存储介质的第一个扇区。

使用C/H/S寻址方式为0 Cylinder / 0 Head / 1 Sector，换成LBA寻址方式，就是所谓的第0扇区。

需要注意的是，隐藏扇区不是必须的，它是系统启动有关，如果你仅仅是作为存储，那么隐藏扇区可以没有，比如128M CF Card。

还需要区分物理扇区和逻辑扇区。

物理扇区是从整个存储介质的角度出发，而逻辑扇区仅仅是从该分区的角度出发。

2、保留扇区（reserved sector）分区之内FAT表之前的所有扇区。

通常所说的BPB，就是保留扇区的第一个扇区。

如果隐藏扇区为0个，那么BPB所在的扇区就成为了实际的第0扇区。

上面是FAT16的组织形式。

默认上，LBA=0时，读取第一个扇区，得到的应该是MBR信息。

在偏移位置为0x1be处，如果为0x80，则表示该分区是活动的。

在偏移位置为0x1c6及其后的三个字节构成一个32位的长字（注意是按照小端存放方式），这是DBR的入口地址，也就是保留扇区的第一个扇区。

如果在0x1be处不是0x80，则表明这不是MBR，也就是隐藏扇区为0，从保留扇区开始。

硬盘逻辑结构

一. 硬盘逻辑结构简介1. 硬盘参数释疑到目前为止, 人们常说的硬盘参数还是古老的CHS(Cylinder/Head/Sector)参数. 那么为什么要使用这些参数,它们的意义是什么?它们的取值范围是什么?很久以前, 硬盘的容量还非常小的时候,人们采用与软盘类似的结构生产硬盘. 也就是硬盘盘片的每一条磁道都具有相同的扇区数.由此产生了所谓的3D参数(Disk Geometry). 既磁头数(Heads), 柱面数(Cylinders),扇区数(Sectors),以及相应的寻址方式.其中:磁头数(Heads)表示硬盘总共有几个磁头,也就是有几面盘片, 最大为255 (用8 个二进制位存储);柱面数(Cylinders) 表示硬盘每一面盘片上有几条磁道,最大为1023(用10 个二进制位存储);扇区数(Sectors) 表示每一条磁道上有几个扇区, 最大为63(用6个二进制位存储).每个扇区一般是512个字节, 理论上讲这不是必须的,但好象没有取别的值的.所以磁盘最大容量为:255 * 1023 * 63 * 512 / 1048576 = 8024 GB ( 1M =1048576 Bytes )或硬盘厂商常用的单位:255 * 1023 * 63 * 512 / 1000000 = 8414 GB ( 1M =1000000 Bytes )在CHS 寻址方式中, 磁头, 柱面, 扇区的取值范围分别为0到Heads - 1,0 到Cylinders - 1,1 到Sectors (注意是从1 开始).2. 基本Int 13H 调用简介BIOS Int 13H 调用是BIOS提供的磁盘基本输入输出中断调用, 它可以完成磁盘(包括硬盘和软盘)的复位, 读写, 校验, 定位, 诊断,格式化等功能.它使用的就是CHS 寻址方式, 因此最大识能访问8 GB 左右的硬盘(本文中如不作特殊说明, 均以1M = 1048576 字节为单位).3. 现代硬盘结构简介在老式硬盘中, 由于每个磁道的扇区数相等,所以外道的记录密度要远低于内道, 因此会浪费很多磁盘空间(与软盘一样). 为了解决这一问题,进一步提高硬盘容量, 人们改用等密度结构生产硬盘. 也就是说,外圈磁道的扇区比内圈磁道多. 采用这种结构后, 硬盘不再具有实际的3D参数,寻址方式也改为线性寻址, 即以扇区为单位进行寻址.为了与使用3D寻址的老软件兼容(如使用BIOSInt13H接口的软件), 在硬盘控制器内部安装了一个地址翻译器,由它负责将老式3D参数翻译成新的线性参数. 这也是为什么现在硬盘的3D参数可以有多种选择的原因(不同的工作模式, 对应不同的3D参数, 如LBA, LARGE, NORMAL).4. 扩展Int 13H 简介虽然现代硬盘都已经采用了线性寻址, 但是由于基本Int13H 的制约, 使用BIOS Int 13H 接口的程序, 如DOS 等还只能访问8 G以内的硬盘空间.为了打破这一限制, Microsoft 等几家公司制定了扩展Int 13H 标准(Extended Int13H), 采用线性寻址方式存取硬盘, 所以突破了8 G的限制,而且还加入了对可拆卸介质(如活动硬盘) 的支持.二. Boot Sector 结构简介1. Boot Sector 的组成Boot Sector 也就是硬盘的第一个扇区, 它由MBR (MasterBoot Record),DPT (Disk Partition Table) 和Boot Record ID三部分组成.MBR 又称作主引导记录占用Boot Sector 的前446 个字节( 0 to 0x1BD ),存放系统主引导程序(它负责从活动分区中装载并运行系统引导程序).DPT 即主分区表占用64 个字节(0x1BE to 0x1FD),记录了磁盘的基本分区信息. 主分区表分为四个分区项, 每项16 字节,分别记录了每个主分区的信息(因此最多可以有四个主分区).Boot Record ID 即引导区标记占用两个字节(0x1FE and0x1FF), 对于合法引导区, 它等于0xAA55, 这是判别引导区是否合法的标志.Boot Sector 的具体结构如下图所示:0000 |---------------------------------------------||||||Master Boot Record||||||主引导记录(446字节)|||||||01BD ||01BE |---------------------------------------------|||01CD |分区信息1(16字节)|01CE |---------------------------------------------|||01DD |分区信息2(16字节)|01DE |---------------------------------------------|||01ED |分区信息3(16字节)|01EE |---------------------------------------------|||01FD |分区信息4(16字节)||---------------------------------------------|| 01FE |01FF||55| AA||---------------------------------------------|2. 分区表结构简介分区表由四个分区项构成, 每一项的结构如下:BYTE State: 分区状态, 0 =未激活, 0x80 = 激活(注意此项)BYTE StartHead: 分区起始磁头号WORD StartSC: 分区起始扇区和柱面号,底字节的低6位为扇区号,高2位为柱面号的第9,10 位, 高字节为柱面号的低8 位BYTE Type: 分区类型, 如0x0B = FAT32, 0x83 = Linux 等,00 表示此项未用,07 = NTFSBYTE EndHead: 分区结束磁头号WORD EndSC:分区结束扇区和柱面号, 定义同前DWORD Relative:在线性寻址方式下的分区相对扇区地址(对于基本分区即为绝对地址)DWORD Sectors: 分区大小(总扇区数)注意: 在DOS / Windows 系统下,基本分区必须以柱面为单位划分( Sectors * Heads 个扇区), 如对于CHS 为764/255/63 的硬盘,分区的最小尺寸为255 * 63 * 512 / 1048576 = 7.844 MB.3. 扩展分区简介由于主分区表中只能分四个分区, 无法满足需求,因此设计了一种扩展分区格式. 基本上说, 扩展分区的信息是以链表形式存放的,但也有一些特别的地方.首先, 主分区表中要有一个基本扩展分区项,所有扩展分区都隶属于它,也就是说其他所有扩展分区的空间都必须包括在这个基本扩展分区中.对于DOS / Windows 来说, 扩展分区的类型为0x05. 除基本扩展分区以外的其他所有扩展分区则以链表的形式级联存放, 后一个扩展分区的数据项记录在前一个扩展分区的分区表中,但两个扩展分区的空间并不重叠.扩展分区类似于一个完整的硬盘, 必须进一步分区才能使用.但每个扩展分区中只能存在一个其他分区. 此分区在DOS/Windows环境中即为逻辑盘.因此每一个扩展分区的分区表(同样存储在扩展分区的第一个扇区中)中最多只能有两个分区数据项(包括下一个扩展分区的数据项).下面是我Copy的别人的学习成果，很需要，在此对作者表示感谢表示感谢：（图片似乎看不了，将就了。

FAT32文件系统简介

FAT32文件系统简介Windows95 OSR2和Windows 98开始支持FAT32 文件系统，它是对早期DOS的FAT16文件系统的增强，由于文件系统的核心--文件分配表FAT由16位扩充为32位，所以称为FAT32文件系统。

在一逻辑盘（硬盘的一分区）超过 512 兆字节时使用这种格式，会更高效地存储数据，减少硬盘空间的浪费，一般还会使程序运行加快，使用的计算机系统资源更少，因此是使用大容量硬盘存储文件的极有效的系统。

本人对Windows 98下的FAT32 文件系统做了分析实验，总体上与FAT16文件系统变化不大，现将有关变化部分简介如下：（一）FAT32 文件系统将逻辑盘的空间划分为三部分，依次是引导区（BOOT区）、文件分配表区（FAT区）、数据区（DATA区）。

引导区和文件分配表区又合称为系统区。

（二）引导区从第一扇区开始，使用了三个扇区，保存了该逻辑盘每扇区字节数，每簇对应的扇区数等等重要参数和引导记录。

之后还留有若干保留扇区。

而FAT16文件系统的引导区只占用一个扇区，没有保留扇区。

（三）文件分配表区共保存了两个相同的文件分配表，因为文件所占用的存储空间（簇链）及空闲空间的管理都是通过FAT实现的，FAT 如此重要，保存两个以便第一个损坏时，还有第二个可用。

文件系统对数据区的存储空间是按簇进行划分和管理的，簇是空间分配和回收的基本单位，即，一个文件总是占用若干个整簇，文件所使用的最后一簇剩余的空间就不再使用，而是浪费掉了。

从统计学上讲，平均每个文件浪费0.5簇的空间，簇越大，存储文件时空间浪费越多，利用率越低。

因此，簇的大小决定了该盘数据区的利用率。

FAT16系统簇号用16位二进制数表示，从0002H到FFEFH个可用簇号(FFF0H到FFFFH另有定义,用来表示坏簇，文件结束簇等)，允许每一逻辑盘的数据区最多不超过FFEDH(65518)个簇。

FAT32系统簇号改用32位二进制数表示，大致从00000002H到FFFFFEFFH个可用簇号。

磁盘数据结构笔记

1、低级格式化：对硬盘划分磁道和扇区，在扇区的地址域上标注地址信息（ CHS 物理地址），并剔岀坏磁道。

2、分区：允许整个物理硬盘在逻辑上划分最多4个主分区，如果想划分更多的分区，可将1个主分区划分成扩展分区，然后再将扩展分区划分成一个或多个逻辑盘。

3、 MBR （Master Boot Record ）:硬盘上建立分区表的同时建立，排在最前边的一个扇区（可存放512字节）里，存放着用于硬盘正常工作的很重要代码，这些代码分三个部分：一是用于启动硬盘的一些引导指令（即主引导程序 MBR ，446字节）；二是分区表（DPT ，64字节）；三是硬盘正常的标志55AA 。

4、 EBR （ Extended Boot Record ）则是与 MBR 相对应的一个概念。

MBR 里有一个 DPT （Disk Partition T able,磁盘分区表）的区域，它一共是64字节，按每16个字节一个分区表项，它最多只能容纳 4个分区。

在MBR 的DPT 里说明的分区称为主分区，如果想分更多的分区，微软的解决方案：在 MBR 里放不多于三个主分区（通常一个），剩下的分区则由EBR 扩展分区引导记录（与MBR 结构相像的分区结构）里说明。

一个EBR 不够用时，可以增加另一个 EBR ，如此像一根根链条一样地接下去。

5、 DBR （DOS Boot Record ），就是每个逻辑盘的最前的一个扇区里，用于引导和加载相应文件管理系统的一些系统代码。

也称作操作系统引导扇区（OBR ）MBR 446空闲同左引导扇区数据S EBR扩展分区引导扇区数据DPT 64DBR° P1DBR55AA55AA55AA 55AAEBR扩展分区21引导扇区55/AA 55AA数据Start Sectors第一分区表第二分区表第三分区表第四分区表几个概念:Partitionl系统保留Extended Partition逻辑E 盘磁盘寻址：1、物理寻址 CHS （柱面磁头扇区）2、逻辑寻址LBAPartition2 C 盘M B R:主引导记录（C H S0柱0磁头1扇区）:引导代码446字节（白字为PE启动标志）：分区表64个字节:结束标志55A A 分区表：扇区倒数第五行，倒数第二个字节开始，64个字节引导标志：表示活动分区；表示非活动分区。

硬盘扇区大小和文件系统分配单元大小的区别

硬盘扇区大小和文件系统分配单元大小的区别
问：硬盘扇区大小和文件系统分配单元大小的区别是什么？
答：在磁盘上的基本存储单元是扇区(也称为块)。

一般来说，一个扇区的大小是512个字节，但有些厂商还提供具有其他扇区大小的磁盘。

在开始使用磁盘来执行I/O 之前，必须要格式化磁盘。

在Windows平台上，你可以选择您想要格式化文件系统的分配单元(也称为簇)的大小。

一个分配单元是一个文件系统的基本存储单元。

扇区和分配单元是不同的。

例如，如果你想写入4KB大小的文件到大小为1KB 的分配单元，这个文档将占用文件系统的4个分配单位;如果你想要写一个512字节的文件，则此文件将占用1分配单元，在这个分配单元的剩下空间将被浪费，不能用于其他文件。

在上面的图，当一个虚拟磁盘上创建磁盘阵列块大小512字节，从主机上格式化虚拟磁盘的分配单元大小为1K，它将采用2个块作为一个分配单元。