磁盤的分區

裝過系統的人都知道必須要分區后才能安裝系統，形象點的說比如windows里C:,D:之類的東西；如果你要問硬盤為什么要分區，我也說不上來很嚴格的原因，首先從使用習慣上來講，我們不希望數據雜亂無章堆積在一起，其次，如果不分區，如何才能在一塊硬盤上使用不同的文件系統（下面講到）呢，學院派的說法是：數據安全和性能考慮。

先要說硬盤中最最重要的第一扇區，因為整塊硬盤的重要信息都在這里：

MBR(Master Boot Record 主啟動記錄)：開機引導程序就在安裝在此，占用446byte;

DPT(Disk Partition table 硬盤分區表)：記錄硬盤上的分區元信息，占用64byte。

MBR是如何工作的呢，不用深究，反正就是系統開始時會主動讀取數據的地方，這樣才能引導進行操作系統的啟動；

DPT要仔細的講講，分區的大致意思就如同搶地盤，不過人家比較規矩，按照柱面（最小的分區單位）分配，比如第一個分區從柱面1-200，第二個分區201-500，但三個分區501-1000...(省略并非可以無限分配下去哦)

為啥說不能一直分配下去呢，技術柱面數量足夠，因為上面說到硬盤分區表只有64個字節，每條分區記錄需要占用16字節，最多只能分4個，疑問在此：我的電腦怎么分了5個（c\d\e\f\g）?

其實我說的4個分區是所謂的主分區，為了能支持很多分區引入了擴展分區的概念， 也就是說，可以使用DPT中一條記錄來記錄擴展分區的信息，然后在擴展分區中再繼續劃分邏輯分區，而邏輯分區的分區信息則記錄在擴展分區的第一個扇區中，如此則可以像鏈表一樣劃分出很多分區來。但注意，一個分區表中可以有1~4條主分區，但是最多只能有1個擴展分區

分區表之間是如何關聯的，詳細講一下，分區表是一個單向鏈表，第一個分區表，也就是位于硬盤第一個扇區中的DPT，可以有一項記錄擴展分區的起始位置柱面，類似于指針的概念，指向擴展分區(圖3)，根據這項記錄我們可以找到擴展分區的某柱面0磁頭1扇區(CHS)，而這個扇區中又存放了第二個分區表，第二個分區表第一項記錄一般表述了當前所在的邏輯分區的起始/終止柱面，第二項記錄表述了下一個邏輯分區所在的0磁頭1扇區(CHS),第三、第四項記錄不存任何信息(圖4)。

請看下圖，主引導記錄/分區表所在的是硬盤第一個分區，基本分區1、基本分2、基本分區3都是主分區、擴展分區內有2個邏輯分區，每個邏輯分區的第一個扇區都是分區表。

分區后的系統啟動

之前提到MBR中安裝的引導加載程序，他的作用是什么？

① 提供開機菜單選項：可以供用戶選擇啟動哪個操作系統，這是多重引導功能。

② 加載操作系統內核：每個操作系統都有自己的內核，需要引導程序來加載

③ 轉交給其他引導程序：可以將工作移交給其他引導程序來進行上述操作。

其實引導加載程序除了可以安裝在MBR中，還可以直接安裝在每個分區的引導扇區(DBR)中，注意下，每個分區(主分區、邏輯分區)都有一個自己的啟動扇區，專門用來安裝引導加載程序，如上圖表3。

系統啟動過程：

① 首先,BIOS啟動后，讀取硬盤第一個扇區MBR中的引導加載程序(可能是windows或者linux的grub)

② MBR中的引導程序提供開機菜單，你可以選擇1)直接加載windows 內核 2)將工作轉交給windows 分區內的引導扇區中的加載程序，讓他自己去加載內核 3)轉交給linux分區內引導扇區，讓他去加載linux.

③ 根據用戶選擇的選項和引導加載程序中記錄的分區，到分區表找對應的分區柱面號等分區信息，啟動內核或者分區加載程序。

Window安裝時默認會自動將MBR和windows所在分區的引導扇區都裝上引導程序，而不會提供任何選項給用戶選擇，因此如果之前裝過其他操作系統，然后再另外裝一個windows時，會把公用的MBR覆蓋掉，如此，原來的操作系統就無法啟動了。如果先裝windows，然后裝linux，linux 會覆蓋MBR，然后讓用戶選擇是否將windows等其他操作系統的啟動項添加進來，如果你選擇了添加進來，那么你在開機時就會有兩個選項讓用戶進行選擇了。

文件系統

文件系統也是很大很復雜的話題，我們仍然以比較通俗、粗顆粒度來講解，試想一下，我們的文件如何對應到磁盤的扇區上呢，所以光有底層的概念 磁道 扇區是沒有用的，需要更加抽象的數據類型或結構來抽象底層的細節。

文件系統是一套實現了數據的存儲、分級組織、訪問和獲取等操作的抽象數據類型(Abstract data type)。

文件系統是一種用于向用戶提供底層數據訪問的機制。它將設備中的空間劃分為特定大小的塊（扇區），一般每塊512字節。數據存儲在這些塊中，大小被修正為占用整數個塊。由文件系統軟件來負責將這些塊組織為文件和目錄，并記錄哪些塊被分配給了哪個文件，以及哪些塊沒有被使用。

不過，文件系統并不一定只在特定存儲設備上出現。它是數據的組織者和提供者，至于它的底層，可以是磁盤，也可以是其它動態生成數據的設備（比如網絡設備）。