硬盘的分区方式

1.硬盘的物理结构

　　首先我们先看下磁盘的物理结构。

　　磁道(track)：盘片上每一个同心圆成为一个磁道，0磁道在最外层，越往里编号越大。

　　扇区(sector)：每个磁道被划分为多段，每段称为一个扇区，扇区是磁盘读写的最小单位。通常每个扇区的大小为512B。在硬盘上扇区一般是等长的，所以外侧磁道上的扇区数会多些，扇区编号从1开始。

　　磁头(head)：通常磁盘会有多个盘片，每个可以读写的面上都会有一个磁头，磁头数就表明了可读写面的数量，磁头编号从0开始。

　　柱面(cylinder)：多个盘面上半径相同的磁道构成了一个面叫做柱面。

　　有了这些概念我们就可以用柱面、磁头、扇区三个量来表示磁盘上的位置了，称为chs表示。如表示0柱面，0号磁头，1扇区为(0,0,1)。

2.MBR方案

　　为了对磁盘的物理空间进行管理，人们使用磁盘上的第一个扇区sector1(0,0,1)作为开机后硬盘上首先被读取的区域，这个区域有主引导记录MBR、硬盘分区表dpt和2个字节的结束符号组成，其中MBR占了大部分空间，共446B，所以这种磁盘管理的方案就叫做MBR方案。硬盘分区表共64B，记录分区开始和结束的柱面。

　　sector1的结构如下图:其中P1、P2、P3、P4代表硬盘最多可以有4个分区，4个分区中最多有一个扩展分区，扩展分区可以在逻辑上分出更多的分区。分区表项结构描述了硬盘分区表项如何描述分区。

          

有了分区表，我们终于可以看看MBR方案是怎么为硬盘分区的。由于硬盘是个立体结构，为了方便描述，我们首先把硬盘按柱面顺序展开，得到如下示意图。

假设硬盘有701个柱面，分区表位于第一个柱面的开始处，即第一个逻辑扇区处。分区表将硬盘分为四个分区P1，P2，P3，P4，其中P4位扩展分区，分为L1，L2，L3，L4四个逻辑分区，逻辑分区中分区信息位于每个逻辑分区开始处。逻辑分区的具体数量与操作系统有关。

明白了MBR方案的分区方式，我们看下分区表项的一些细节。在分区表项中，磁头号，扇区号，柱面号共3个字节，即使全部用于表示逻辑扇区，最大扇区号也只能是2²⁴，忽略寻址等方面的因素的情况下，按每扇区512B算，最大为512B*2²⁴/2²⁰=8GB的空间。这样的空间显然是不够用的，于是用分区表项中的9到12位表示分区的开始扇区，13到16位表示分区所用的扇区数，这样假设最后一个分区开始的扇区号是2³²，本分区总扇区数也是2³²那么，最大的空间似乎达到了512B*2³²*2/2³⁰=4T，（实际由于BIOS寻址空间的限制，最大容量为2T），但在硬盘越来越大的今天，也不够用了。

 

3.GPT方案

为了满足更大硬盘的需求intel提出了GPT方案。

GPT(GUID Partition Table)中使用LBA寻址的模式。下面是GPT中LBA的结构，为了描述方便我们使用(LBA-34)表示倒数第34个LBA

LBA0：保存一个MBR区块，用来兼容MBR模式。

LBA1：是GPT表头，用来用来描述分区表的位置，大小，备份分区表的位置，CRC32校验等信息。

LBA2-LBA33：分区表，每个逻辑块描述4个分区，每个分区信息占128B，最大可以划分为4*32，,18个分区。

LBA34-LBA(-34)：分区占用的空间。

LBA(-33)-LBA(-2)：分区表的备份。

LBA(-1)：LBA1的备份。

LBA1也叫EFI信息区(GPT方案是作为EFI的一部分提出的)，具体结构如下