磁盘基础基础知识（MBR,GPT分区格式）

一，硬盘知识
硬盘接口类型：
并行：
IDE： 133MB/s
SCSI： 640MB/s
串口：
SATA： 6Gbps(字节)
SAS： 6Gbps
USB： 480MB/s
硬盘结构示意图：





硬盘专业术语：
rpm: rotations per minute 磁盘转速单位
head：磁头 =盘面数量 256个 8字节
track：磁道 1024个磁道
cylinder: 柱面 =track *head = 512*63*256=8m
secotr: 扇区， 512bytes 一圈最多63个扇区
—》 CHS 柱面磁头扇区寻址方式
（linux 底层现用 LBA 线性寻址，LBA(Logical Block Addressing)逻辑块寻址模式）
（6以后，底层工作原理按LBA进行，但是表现为CHS 形式，
LBA中允许将柱面分给多个分区，但是传统的CHS 不支持，
6中可以精确到以扇区划分来规定分区大小）
linux中的设备文件：
磁盘设备的设备文件命名： /dev/DEV_FILE
IDE: /dev/hd
SCSI, SATA, SAS, USB: /dev/sd
虚拟化中，为 /dev/vd*
不同设备： a-z
eg : /dev/sda, /dev/sdb, …
同一设备上的不同分区： 1,2, …
/dev/sda1, /dev/sda5
查询可用的磁盘设备
图形化磁盘管理功能工具：
点击“应用程序” ->“系统工具” ->“磁盘”或执行命令gnome-disks



二.磁盘分区格式
为什么要使用分区？
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
分区方式：
两种分区方式： MBR， GPT
MBR: Master Boot Record(主引导记录)， 1982年， 使用32位表示扇区
数， 分区不超过2T
如何分区：按柱面
0磁道0扇区： 共 512bytes（字节）
前446bytes: boot loader
后续64bytes：分区表 ——》 导致只能有4个分区
（即用于规定每个分区占用的chs信息）
每16bytes: 标识一个分区
2bytes: 55AA –》MBR标识位
（ 2个字节被填充了2个5A，MBR有效性标记）
每个磁盘内，可以4个主分区； 3主分区+1扩展(N个逻辑分区)
MBR分区结构



mbt 备份示例：
备份/dev/sda 的mbr （dd用法见本笔记尾部）
hexdump -C 以二进制形式查看内容



备份分区表：
eg : 备份 /dev/sda 分区信息表



备份MBR有效位标志：



GPT分区
GPT:GUID（ Globals Unique Identifiers） partition
table 支持128个分区，使用64位，支持8Z（512Byte/block ）
64Z （4096Byte/block）
（没有主分区与逻辑分区之分）
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
UEFI (统一扩展固件接口)硬件支持GPT，使操作系统启动
（若无UEFI只能把磁盘作为存储，无法引导操作系统）
GPT分区结构：



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

MBR 与 GPT 分区格式的区别：

MBR分区表：
在传统硬盘分区模式中，引导扇区是每个分区（Partition）的第一扇区，而主引导扇区是硬盘的第一扇区。它由三个部分组成，
主引导记录MBR、硬盘分区表DPT和硬盘有效标志。在总共512字节的主引导扇区里MBR占446个字节，第二部分是Partition table区（分区表），
即DPT，占64个字节，硬盘中分区有多少以及每一分区的大小都记在其中。第三部分是magic number，占2个字节，固定为55AA。
一个扇区的硬盘主引导记录MBR由4个部分组成。
主引导程序（偏移地址0000H–0088H），它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。
出错信息数据区，偏移地址0089H–00E1H为出错信息，00E2H–01BDH全为0字节。
分区表（DPT，Disk Partition Table）含4个分区项，偏移地址01BEH–01FDH，每个分区表项长16个字节，共64字节为分区项1、分区项2、
分区项3、分区项4。
结束标志字，偏移地址01FE–01FF的2个字节值为结束标志55AA,如果该标志错误系统就不能启动。

GPT分区表：
GPT的分区信息是在分区中，而不象MBR一样在主引导扇区，为保护GPT不受MBR类磁盘管理软件的危害，GPT在主引导扇区建立了一个保护分区
（Protective MBR）的MBR分区表（此分区并不必要），这种分区的类型标识为0xEE，这个保护分区的大小在Windows下为128MB，Mac OS X下为200MB，
在Window磁盘管理器里名为GPT保护分区，可让MBR类磁盘管理软件把GPT看成一个未知格式的分区，而不是错误地当成一个未分区的磁盘。