硬盘分区的相关概念(主分区,扩展分区,逻辑分区,MBR,DBR)

简介:

指定文件系统格式前需要分区,
分区概念,对理解操作系统启动很有必要,分区是硬盘被系统使用的前置条件。
记录并且归纳了一下,可能存在Windows和Linux系统一些概念的混淆,欢迎指正

1,系统启动过程简介

BIOS在知道了哪些硬件基本信息后开始读硬盘,
首先读取MBR(Master Boot Record,即主引导记录)
然后从MBR中了解操作的位置从而加载操作系统。

而这个MBR的内容是在分区操作的时候确定的。
MBR的在硬盘的位置和格式是固定的
(即硬盘上第0磁道的第一个扇区)。

补充内容:Linux系统启动过程详情

硬盘首扇区:即主引导扇区

硬盘分区的相关概念(主分区,扩展分区,逻辑分区,MBR,DBR)
主引导扇区:
每块硬盘(不是每个分区)都只有一个主引导扇区,
即该硬盘0号柱面,0号磁头的第一个扇区,大小为512字节。

主引导扇区包含的
MBR(硬盘主引导记MBR占446bytes)、
DPT(分区表DP占64bytes)、
MN(硬盘有效标志Magic Numbe占2byte。
AA和55被称为幻数(Magic Number),

BOIS读取MBR的时候总是检查最后是不是有这两个幻数,
如果没有就被认为是一个没有被分区的硬盘),
这3个区域是操作系统无关的,在每块硬盘上都存在;

MBR是一段可执行程序,由各个操作系统写入不同的代码。
MBR的存储空间限制为446字节,
MBR所做的唯一的事情就是装载第二引导装载程序。
Windows产生的MBR装载运行PBR;
GRUB产生的MBR装载运行grldr

MBR:它是一段程序,长度为446字节,作用是加载bootloader的。
主引导扇区

2,为什么要分区

2.1,对数据隔离,方便格式化和数据安全

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主要方面:
系统需要重装首先系统分区需要进行格式化,
所在分区数据需要提前处理

次要方面:
读取越频繁,磁盘越容易受损,
把读写频繁的目录挂载到一个单独的分区

关于Linux分区,比较赞成单独分区的列出来(按优先级排列):
1.根目录(/),必须挂载到分区!
2.家目录(/home):非常建议挂载的单独分区!
3./SWAP(交换分区/虚拟内存):根据本机内存决定若本机实体内存较大,
而且系统应用环境对内存需求不高
(如本机内存有4G,而只是用于日常练习),可以不需要该分区。
若本机内存不能满足需求,建议设置SWAP分区用户文件所在目录
4./var和/tmp:对于负载较重的服务器,
应该挂载到单独分区
/var主要存放变更频繁的数据,如日志文件等/tmp主要存放临时文件,5./usr或者/usr/local:需要编译大量软件,
希望重装系统后不再重新编译时,建议挂载到单独分区
6./boot:现在一般不需要挂载到单独分区 
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2,2,效率,分区是基于物理硬盘的柱面,柱面之间切换消耗大

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效率(机械硬盘):        
主要方面:分区将数据集中在某个磁柱的区段,
当有数据要读取自该分区时, 硬盘只会搜寻相应区段,
有助于数据读取的速度与效能的提升!

另一方面,磁盘不同区域(内圈与外圈,)的读取速度是不同的,
磁盘越大,差别越明显,
通常将读写频繁的目录挂载到读取速度更快的区域
(总体来说,是推荐外圈),
不常使用和变更的数据放在稍慢的区域将是一个比较好的选择。

关于外圈与内圈:外圈有更强的数据吞吐能力,
即单个大文件读写速度更快。内圈有更短的寻道时间,
即多个小文件读写速度更快。
但就一般情况下我们所用的硬盘而言,
在系统启动方面,
速度提升一倍带来的收益比寻道速度提升一倍带来的收益更大。
(毕竟不能像固态硬盘一样将寻道速度提升几百倍而引起质变)
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3,分区过程:

3.1磁盘结构图

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相关概念:

盘面:一个硬盘有多张盘片叠成,不同盘片有编号,盘面可双面读写
磁道:每张盘片上的存储颗粒成环形一圈圈地排布,每一圈称为磁道,有编号
每条磁道上都有一圈存储颗粒, 扇区:每512
*8(512字节,0.5KB)个存储颗粒作为一个扇区, 扇区是硬盘上存储的最小物理单位
簇:N个扇区可以组成簇,N取决于不同的文件系统或是文件系统的配置,簇是此文件系统中的最小存储单位
柱面:所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱,称为柱面,柱面是系统分区的最小单位

磁头:一般盘面上下各有一个磁头,两个磁头可以同时读写

补充:linux 磁盘分区的理解

3.2,磁盘的第一个扇区特别重要,因为磁盘的第一个扇区记录了两个重要的信息:

1、主引导分区(BMR):可以安装引导加载程序的地方,有446bytes。
2、分区表:记录整块硬盘分区的状态,有56bytes。

3.3,分区表的特点

分区表只有64bytes,并且规定:
用16字节来描述一个分区的信息,那么最多只能4个分区。

那么想要实现多个分区怎么办:
就只能将一个分区定义为扩展分区,
通过扩展分区指向一个磁盘位置,
再把这块空间分成多个逻辑分区,
从而构成多个分区。

同时又有规定:
一个盘4个分区最多只能有一个扩展分区,
不是扩展分区的都叫主分区

简单来说扩展分区和逻辑分区特点和关系:

分区(主和扩展分区)之间是互相独立(意思根据柱面来划分各自的区域)
扩展分区所指向的一系列逻辑分区, 逻辑分区之间是关联的 (意思是互相连接的,后一个逻辑分区相对前一个逻辑分区串联起来)

补充:分区的具体划分过程

 

以上是主分区,扩展分区,逻辑分区,这些概念都是根据硬盘特征来划分的。

4,下面介绍根据在操作系统中的作用划分:系统分区,活动分区,启动分区

启动分区:
存放操作系统文件的的分区,
比如你装了2个系统: win7
+linux那么你就2个启动分区。 装的是windows的话就看windows文件夹(system32文件)存放在那个区,哪个区就是你的启动分区,默认装C盘,你也可以装F盘等。 装的是Linux的话就看 / 分区装在哪,哪就是启动分区。 系统分区: 存放Ntldr程序或者Grub程序的分区, windows通常装在C盘,linux通常装载/boot分区 活动分区: 活动分区是主分区,活动分区是系统分区,
每次PC启动时, 一块硬盘只能有一个活动分区, 如果要启动windows就将windows的系统分区设为活动分区, 计算机就会去那里装载引导程序(Ntldr或者Grub)并执行, 如果要启动Linux就将Linux的系统分区设为活动分区。

关于活动分区个人理解就是:

是不是在0扇区1磁头有个dbr,那里设置了活动分区。

补充:主引导扇区(MBR),分区表(DPT)及活动分区(DBR)

补充:硬盘基本知识(磁道、扇区、柱面、磁头数、簇、MBR、DBR)

 

硬盘分区的相关概念(主分区,扩展分区,逻辑分区,MBR,DBR)

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