一张图了解磁盘里的数据结构

写在前面的话:前面两篇对硬盘进行了介绍,《理解硬盘》《再来理解一下硬盘》,这篇就说说磁盘上的数据结构,看看磁盘是怎么利用的。

====正文开始=====

  有了文件系统,使我们对文件的访问变得很容易,不用考虑文件到底存在哪里,怎么存的,不过适当了解一下底层文件存储还是有帮助的。我们知道文件不仅仅能够存储在磁盘上,还可以存储在光盘等设备上,对于存储在硬盘上的,对于不同的硬盘内部存储介质,如磁性盘面、闪存(SSD固态硬盘存储介质)存储结构也是不同的;对于同样的存储介质的磁盘,不同的文件系统,如NTFS、FAT、ext等,底层存储也是有所区别的,下面仅仅对整体逻辑上的结构做一简单介绍。

  先来看下图,我花了一下午时间画的,后面就要围绕这张图来展开的。

  不要被上面的图吓到,我来一点点的解释。

  先来整体上看一下,上面图是我电脑的磁盘,按照LBA寻址,把所有的扇区按照从左到右,依次排开,最左边为第一块扇区,最右边是最后一块扇区,所有数据信息就存储在里面。从左到右分为了几部分:Start Sections-->Partition1(系统保留分区)-->Partition2(C盘)--->Partition3(D盘)-->Partition4(E盘)-->Partition5(F盘),其中Partition1~3是主分区,Partion4~5是扩展分区上的两个逻辑分区,里面绿色的部分是分区与分区之间的Partition gap,大小为1MB,最后黄色的表示Unpartitional space,没有利用的,也是1MB。下面开始分开逐个来解释一下。

一、Start Sections:

  这个开始扇区部分有1MB大小,其中第一个扇区,也是整个磁盘的第一个扇区,位于0柱面0磁头1扇区,也叫做主引导扇区,一共512个字节,分为了三部分:

(1)MBR(446字节):Main Boot Record,主引导记录

  如果直接说MBR可能不知道它从何而来,我们从开机来看看,它到底在什么时候起作用的。我们按下电脑的开机按键,就给主板通上了电,上面的bios程序开始运行,对电脑硬件进行检测,然后就需要我们去选择First boot device,我们可以从U盘启动、从光盘启动,当然也可以从硬盘启动,而且很多时候默认的是从硬盘启动。如果我们选择了从硬盘启动,那么bios程序就会读取该设备的第一个扇区的数据,也就是前面512个字节,如果最后两个字节不是以0x55AA结束,那么表示这个设备不可以用来启动;如果是0x55AA,那么表示该设备可以用来启动,bios程序就会有一个jump的操作,跳转到硬盘这一个扇区的代码,把操作交给硬盘,那么跳转的是哪儿呢?就是我们要说的MBR,主引导记录

  MBR中包含了整个硬盘的一些参数和一段引导程序,引导程序就会去DPT磁盘分区表里面去找到底从硬盘的哪个分区去启动(具有激活标志的分区),找到后就把控制权交出去,不过这之前会先检查DPT磁盘分区表是否正确。

(2)DPT(64字节):Disk Partition Table,磁盘分区表

  DPT用来记录磁盘到底分了几个分区以及分区的一些信息,磁盘分区有许多好处,比如不同的分区放不同的数据,又或者可以安装多操作系统等等。DPT只有64个字节,分成了四项,分别为第一~四分区表项,图中红色虚线箭头指向的。每个分区表项占16个字节,因此一个磁盘只能分为四个分区,即四个主分区。当然如果想增加更多的分区,其中一个主分区可以当成扩展分区,在扩展分区里面新建逻辑分区。

  磁盘分区表的四个分区表项内容格式一致,我们拿出一个分区表项(16字节)看看都包含了什么。

  第1个字节:如果为0x80,表示是激活分区,那么前面的MBR引导程序就把控制权给这个分区。四个分区只能有一个是激活的。0x00表示非激活的分区。

  第2-4个字节:主分区的第一个扇区的CHS地址,里面有程序代码的。

  第5个字节:主分区的类型。例如01表示FAT32,05表示extended(如果一个分区的主分区id号为05,那么它就是一个扩展分区了)等,具体可参看分区类型标志。

  第6-8个字节:主分区的最后一个扇区的CHS地址,所以我们改改分区表,也可以修改磁盘分区的大小。

  第9-12个字节:该主分区的第一个扇区的逻辑地址LBA。

  第13-16个字节:主分区的扇区总数。

  我们看到我们上图中,四个分区表项分别对应了三个主分区和一个扩展分区。

(3)其他几个扇区:除了第一个扇区外,1MB空间里面的其他几个扇区就空着了,可能没用,也可能与后面要讲的partition gap功能一致。

二、主分区

  我的磁盘分了三个主分区,分别为系统保留、C盘、D盘,我们以C盘为例,看看主分区所占用的扇区,可以分为几部分。

(1)引导扇区:OS Boot Record,主分区的引导记录,有时也叫卷引导记录(Volume boot record)含有一段操作系统的引导程序,如果该分区是激活的,可以通过它来启动本主分区的操作系统。

(2)DATA数据区:存储数据,不同的文件系统,如fat、ntfs还会细分。

三、Partition gap

  用Winhex查看磁盘情况,往往会看到分区和分区之间会有Partition gap,so上面的一个解释,可以参看一下,Windows disk partion gap

四、扩展分区

  我的最后一个主分区当做扩展分区,里面有两个逻辑分区E盘和F盘,每一个逻辑分区由几部分组成。

(1)扩展分区表

  扩展分区的第一个逻辑分区的第一个扇区,叫做EBR,extended boot record,扩展分区记录,类似于整个磁盘的第一个扇区,但是它没有引导程序,只有一个扩展分区表和0x55AA结束标志,其中扩展分区表由四部分组成。里面的第二项可以找到下一个逻辑分区的位置。

(2)引导扇区:同前。

(3)数据区:同前。

五、Unpartitional space

  只有1MB空间,我也不想知道它是干什么了。

后记:谨以此文,献给我坏掉的一块硬盘。(好想买一块SSD硬盘。

时间: 2024-10-29 19:11:55

一张图了解磁盘里的数据结构的相关文章

一张图看懂css的position里的relative和absolute的区别

position有以下属性:static.inherit.fixed.absolute.relative前三个好理解好区分:static:是默认状态,没有定位,元素出现在正常的流中(忽略 top, bottom, left, right 或者 z-index 声明).nherit:从父元素继承 position 属性的值.fixed:生成绝对定位的元素,相对于浏览器窗口进行定位.(即滚动浏览器的时候,元素永远固定显示在窗口可视区的某个位置). 比较常用而且会引起初学者迷惑的是absolute和r

一张图说明环境变量

为了搞懂环境变量,做了一个小实验,体会到环境变量到底是什么样子的. [[email protected] ~]# cat 1.sh #!/bin/bash echo $n [[email protected] ~]# cat 22.sh #!/bin/bash export n=98 /root/1.sh 我在22.sh文件中定义了环境变量n,并且执行1.sh文件.在1.sh文件中执行echo $n  .然后我给两个文件都加上x权限,执行22.sh,我们将会得到什么呢? [[email prot

一张图深度解析Linux共享内存的内核实现

一张图深度解析Linux共享内存的内核实现 Sailor_forever  sailing_9806#163.com http://blog.csdn.net/sailor_8318/article/details/39484747 (本原创文章发表于Sailor_forever 的个人blog,未经本人许可,不得用于商业用途.任何个人.媒体.其他网站不得私自抄袭:网络媒体转载请注明出处,增加原文链接,否则属于侵权行为.如有任何问题,请留言或者发邮件给sailing_9806#163.com)

想了解Java后端学习路线?你只需要这一张图!

前言 学习路线图往往是学习一样技术的入门指南.网上搜到的Java学习路线图也是一抓一大把. 今天我只选一张图,仅此一图,足以包罗Java后端技术的知识点.所谓不求最好,但求最全,学习Java后端的同学完全可以参考这张图进行学习路线安排. 当然,有一些知识点是可选的,并不是说上面有的你都要会啦.我在复习秋招的过程中就是基于此图进行复习的,感觉效果还是不错的. 闲言少叙,我们还是看看这张图上都包含哪些有价值的信息吧.再次说明,本文只对路线图做一个简单地解读,仅供参考.大家可以根据自身情况来指定合理的

一张图理解prototype、proto和constructor的三角关系

× 目录 [1]图示 [2]概念 [3]说明[4]总结 前面的话 javascript里的关系又多又乱.作用域链是一种单向的链式关系,还算简单清晰:this机制的调用关系,稍微有些复杂:而关于原型,则是prototype.proto和constructor的三角关系.本文先用一张图开宗明义,然后详细解释原型的三角关系 图示 概念 上图中的复杂关系,实际上来源就两行代码 function Foo(){}; var f1 = new Foo; [构造函数] 用来初始化新创建的对象的函数是构造函数.在

图的应用详解-数据结构

图的应用详解-数据结构 概述 最小生成树——无向连通图的所有生成树中有一棵边的权值总和最小的生成树 拓扑排序 ——由偏序定义得到拓扑有序的操作便是拓扑排序.建立模型是AOV网 关键路径——在AOE-网中有些活动可以并行地进行,所以完成工程的最短时间是从开始点到完成点的最长路径的长度,路径长度最长的路径叫做关键路径(Critical Path). 最短路径——最短路径问题是图研究中的一个经典算法问题, 旨在寻找图(由结点和路径组成的)中两结点之间的最短路径. 1.最小生成树 1.1 问题背景:  

1 张图秒懂 Nova 16 种操作 - 每天5分钟玩转 OpenStack(44)

前面我们讨论了 Instance 的若干操作,有的操作功能比较类似,也有各自的适用场景,现在是时候系统地总结一下了. 如上图所示,我们把对 Instance 的管理按运维工作的场景分为两类:常规操作和故障处理. 常规操作 常规操作中,Launch.Start.Reboot.Shut Off 和 Terminate 都很好理解. 下面几个操作重点回顾一下: Resize通过应用不同的 flavor 调整分配给 instance 的资源. Lock/Unlock可以防止对 instance 的误操作

一张图让你清晰 UIViewController,UINavigationController和 UITabBarController的层次关系

在学习多视图控制器的时候,曾经有一个问题一直困扰着我,就是给标签栏title赋值的问题. 就常用的层次关系来说,一个标签栏视图 里面 套 一个 导航视图 ,导航视图 里 套 我们展示内容 的 内容视图 . UITabBarController->UINavigationController->UIViewController UITabBarController和UINavigationController 都继承自UIViewController UIViewControlleller  的

Nodejs学习笔记(三)——一张图看懂Nodejs建站

前言:一条线,竖着放,如果做不到精进至深,那就旋转90°,至少也图个幅度宽广. 通俗解释上面的胡言乱语:还没学会爬,就学起走了?! 继上篇<Nodejs学习笔记(二)——Eclipse中运行调试Nodejs>之后,代码编写环境就从Sublime转战到Eclipse下,感觉顺手多了.于是就跟着Scott老师学起了Nodejs建站的课程(推荐大家点进去看看),踏上了未爬先走的路子. 作为一个白里透白的小白来说,今天主要记录下如何用Nodejs搭建一个小小的网站,以及自己对于这种Nodejs建站的运