p.MsoNormal,li.MsoNormal,div.MsoNormal { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: justify; font-size: 14.0pt; font-family: 等线 }
h1 { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: justify; line-height: 30.0pt; page-break-after: avoid; font-size: 18.0pt; font-family: 等线; font-weight: bold }
h2 { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: left; line-height: 30.0pt; page-break-after: avoid; font-size: 18.0pt; font-family: 楷体; font-weight: bold }
h3 { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: justify; line-height: 30.0pt; page-break-after: avoid; font-size: 16.0pt; font-family: 等线; font-weight: bold }
p.MsoToc1,li.MsoToc1,div.MsoToc1 { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: justify; font-size: 14.0pt; font-family: 等线 }
p.MsoToc2,li.MsoToc2,div.MsoToc2 { margin-top: 0cm; margin-right: 0cm; margin-left: 21.0pt; margin-bottom: .0001pt; text-align: justify; font-size: 14.0pt; font-family: 等线 }
p.MsoToc3,li.MsoToc3,div.MsoToc3 { margin-top: 0cm; margin-right: 0cm; margin-left: 42.0pt; margin-bottom: .0001pt; text-align: justify; font-size: 14.0pt; font-family: 等线 }
p.MsoHeader,li.MsoHeader,div.MsoHeader { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: center; border: none; padding: 0cm; font-size: 9.0pt; font-family: 等线 }
p.MsoFooter,li.MsoFooter,div.MsoFooter { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: left; font-size: 9.0pt; font-family: 等线 }
p.MsoTitle,li.MsoTitle,div.MsoTitle { margin-top: 12.0pt; margin-right: 0cm; margin-bottom: 3.0pt; margin-left: 0cm; text-align: center; font-size: 16.0pt; font-family: "等线 Light"; font-weight: bold }
a:link,span.MsoHyperlink { color: #0563C1; text-decoration: underline }
a:visited,span.MsoHyperlinkFollowed { color: #954F72; text-decoration: underline }
p { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: justify; font-size: 12.0pt; font-family: "Times New Roman", serif }
p.MsoNoSpacing,li.MsoNoSpacing,div.MsoNoSpacing { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: justify; font-size: 14.0pt; font-family: 等线 }
p.MsoListParagraph,li.MsoListParagraph,div.MsoListParagraph { margin: 0cm; margin-bottom: .0001pt; text-align: justify; text-indent: 21.0pt; font-size: 14.0pt; font-family: 等线 }
span.2
{ font-family: 楷体; font-weight: bold }
span.3
{ font-family: 楷体; font-weight: bold }
span.1
{ font-family: 黑体; font-weight: bold }
span.a { font-family: 楷体 }
span.a0 { font-family: 楷体 }
span.a1 { font-family: "等线 Light"; font-weight: bold }
.MsoChpDefault { font-family: 等线 }
div.WordSection1 { }
ol { margin-bottom: 0cm }
ul { margin-bottom: 0cm }

前言

一、设备文件

1、设备类型

2、设备文件

3、设备号码

4、硬盘接口类型

5、机械硬盘和固态硬盘

6、设备文件的命名

7、磁盘储存术语

8、寻址方式

8.1 CHS寻址方式

8.2 LBA寻址方式

8.3 CHS和LBA地址互换

8.4 补充扩展

二、磁盘分区

1、为什么分区？分区的优点有哪些？

2、分区方式

2.1 MBR分区方式

2.2 GPT分区

前言

我们的计算机是有五大部件组成：输入设备、输出设备、运算器、控制器和存储器。其中运算器和控制器我们称之为CPU 。其实我们的计算机只要拥有了CPU和内存，就可以独立完成计算任务了。但是内存属于随机存储设备，断电会导致数据的丢失。因此，我们需要其它存储设备来弥补内存这个不足，如：磁盘、光盘等。

本文中，我们就来介绍一些关于磁盘的基础知识。

一、设备文件

1、设备类型：

块设备：block，存取单位“块”，磁盘。

字符设备：char，存取单位“字符”，键盘。

2、设备文件：

关联至一个设备驱动程序，进而能够跟与之对应硬件设备进行通信。

3、设备号码：

主设备号：major number，标识设备类型

次设备号：minor number，标识同一类型下的不同设备

4、硬盘接口类型

• 并行：IDE：133MB/s

SCSI：640MB/s

• 串口：SATA：6Gbps

SAS：6Gbps

USB：480MB/s

5、机械硬盘和固态硬盘

• 机械硬盘

Hard Disk Drive，机械硬盘就是传统普通硬盘，主要由：盘片，磁头，盘片转轴及控制电机，磁头控制器，数据转换器，接口，缓存等几部分组成。机械硬盘中所有的盘片都装在一个旋转轴上，每张盘片之间是平行的，在每个盘片的存储面上有一个磁头，磁头与盘片之间的距离比头发丝的直径还小，所有的磁头联在一个磁头控制器上，由磁头控制器负责各个磁头的运动。磁头可沿盘片的半径方向运动，加上盘片每分钟几千转的高速旋转，磁头就可以定位在盘片的指定位置上进行数据的读写操作。数据通过磁头由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上，也可以通过相反方式读取。硬盘为精密设备，进入硬盘的空气必须过滤。

• 固态硬盘

Solid State Drive，用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片、 DRAM芯片）组成。固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘的完全相同，在产品外形和尺寸上也与普通硬盘一致。

6、设备文件的命名：/dev/DEV_FILE

6.1 SCSI，SATA，SAS，IDE，USB命名方式：/dev/sd

6.1.1不同磁盘标识：a-z，aa，ab……

/dev/sda，/dev/sdb……

6.1.2 同一设备上的不同分区：1，2……

/dev/sda1，/dev/sda2……

6.2 虚拟磁盘：/dev/vd

7、磁盘储存术语

head：磁头

track：磁道

cylinder：柱面

sector：扇区

注：一个硬盘有256(2^8)个扇面(上下两面所以一共512个扇面)

一个扇面有1024(2^10)个磁道

一个磁道有64(2^6)个扇区

机械硬盘结构

8、寻址方式

8.1 CHS寻址方式

CHS是一个三元组，组成如下：

• 一共24个bit位。
• 其中前10位表示cylinder，中间8位表示head，后面6位表示sector。
• 最大寻址空间8GB

知道了磁头数、柱面数、扇区数，就可以很容易地确定数据保存在硬盘的哪个位置。也很容易确定硬盘的容量，其计算公式是：

硬盘容量=磁头数×柱面数×扇区数×512字节

8.2 LBA寻址方式

• LBA是一个整数，通过转换成CHS格式完成磁盘具体寻址
• LBA采用48个bit位寻址
• 最大寻址空间128PB

8.3 CHS和LBA地址互换

8.3.1 CHS转成LBA：

#lba=(#c*H+#h)*S+#s-1

其中：

• #c、#h、#s分别是磁柱、磁头、扇区的编号
• #lba是逻辑区块编号
• H=heads per cylinder，每个磁柱的磁头数
• S=sectors per track，每磁道的扇区数

8.3.2 LBA转成CHS

• #c=#lba/(S*H)
• #h=(#lba/S)%H
• #s=(#lba%S)+1

其中：

• /是整数除法
• %是取整数除法中的余数
• 请注意，当今的磁盘使用ZBR(Zone Bit Recording, 等密度记录)方式，实际的每轨扇区数得根据它是哪一轨。不过磁盘还是会提供这个参数来符合公式，内部再自动调整。

8.4 补充扩展

a、CHS方式寻址是在传统的扇区分布下进行的，即过盘片中心画直线来分扇区，具体如下图所示：

而LBA转换为CHS寻址则使用的ZBR（Zone Bit Recording）方式分配扇区，即圆周上的扇区长短都一样。

b、磁盘在经过磁盘低级格式化程序格式化后，才出现有扇区、磁道这些对象（一个柱面是由各个盘面上的同一位置的磁道组成的，所以柱面不是磁盘低级格式化程序直接产生出来的对象，而是由磁道这个对象引申出来的一个概念）的。

（不同的）磁盘低级格式化程序采用不同的寻址方式算法时，盘面划分后的图像也不一样（如上图）。

一个磁盘，比如，原先使用的CHS寻址方式，后来可以修改为LBA寻址方式，当然这样盘面划分后的图像也变了，总之，一个磁盘可以修改它的寻址方式。

c、还有，由于CHS寻址方式的寻址空间在大概8GB以内，所以在磁盘容量小于大概8GB时，可以使用CHS寻址方式或是LBA寻址方式；在磁盘容量大于大概8GB时，则只能使用LBA寻址方式。

二、磁盘分区

1、为什么分区？分区的优点有哪些？

• 优化I/O性能
• 实现磁盘空间配额限制
• 提高修复速度
• 隔离系统和程序
• 安装多个OS
• 采用不同文件系统

2、分区方式

2.1 MBR分区方式

2.1.1 简介

MBR是一种按柱面分区的方式，使用32位表示扇区数，分区不超过2T。可以分4个主分区，其中3个主分区加一个扩展分区（包含N个逻辑分区）。

0磁道0扇区总大小为512bytes，

446bytes：boot loader

64bytes：分区表

16byte：标识一个分区

2bytes：55AA（结束位）

2.1.2 MBR硬盘分区结构图

2.1.3 标准的MBR结构表

对应到我电脑中的分区：

2.1.4 MBR硬盘分区结构信息

2.2 GPT分区

2.2.1 简介

GPT分区支持128个分区，使用64位，支持8Z(512Byte/block)和64Z(4096Byte/block)。

使用128位UUID表示磁盘和分区GPT分区表自动备份在头和尾两份，并有CRC校验位。

2.2.2 保护MBR

保护MBR包含一个DOS分区表(LBA0)，只包含一个类型值为0xEE的分区项，在小于2TB的磁盘上，大小为整个磁盘；在更大的磁盘上，它的大小固定为2TB。它的作用是阻止不能识别GPT分区的磁盘工具试图对其进行格式化等操作，所以该扇区被称为“保护MBR”。

2.2.3 EFI

EFI部分又可以 4个区域：EFI信息区（GPT头）、分区表、GPT分区、备份区域。

EFI信息区（GPT头）

起始于磁盘的LBA1，通常也只占用这个单一扇区。其作用是定义分区表的位置和大小。GPT头还包含头和分区表的校验和，这样就可以及时发现错误。

分区表

分区表区域包含分区表项。这个区域由GPT头定义，一般占用磁盘的LBA2~LBA33扇区。分区表中的每个分区项由起始地址、结束地址、类型值、名字、属性标志、GUID值组成。分区表建立后，128位的GUID对系统来说是唯一的。

GPT分区

最大的区域，由分配给分区的扇区组成。这个区域的起始和结束地址由GPT头定义。

备份区

备份区域位于磁盘的尾部，包含GPT头和分区表的备份。它占用GPT结束扇区和EFI结束扇区之间的33个扇区。其中最后一个扇区用来备份1号扇区的EFI信息，其余的32个扇区用来备份LBA2~LBA3扇区的分区表。

以上，如有不足之处还请大家多多指教喏ヾ(?°?°?)??