参考资料
https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/it-pro/windows-2000-server/cc976796(v=technet.10)
https://www.zhihu.com/question/20705848
http://www.cnblogs.com/bellkosmos/p/detail_of_linux_file_system.html
硬盘分区是硬盘结合到文件体系的第一步,本质是「硬盘」这个物理概念转换成「区」这个逻辑概念,为下一步格式化做准备。所以分本身并不是必须的,你完全可以把一整块硬盘作为一个区。但从数据的安全性以及系统性能角度来看,分区还是有很多用处的,所以一般都会对硬盘进行分区。
讲分区就不得不先提每块硬盘上最重要的第一扇区,这个扇区中有硬盘主引导记录(Master boot record, MBR) 及分区表(partition table), 其中 MBR 占有 446 bytes,而分区表占有 64 bytes。硬盘主引导记录放有最基本的引导加载程序,是系统开机启动的关键环节,在后面有更详细的说明。而分区表则跟分区有关,它记录了硬盘分区的相关信息,但因分区表仅有 64bytes , 所以最多只能记彔四块分区(分区本身其实就是对分区表进行设置)。
只能分四个区实在太少了,于是就有了扩展分区的概念,既然第一个扇区所在的分区表只能记录四条数据, 那我可否利用额外的扇区来记录更多的分区信息。
把普通可以访问的分区称为主分区,扩展分区不同于主分区,它本身并没有内容,它是为进一步逻辑分区提供空间的。在某块分区指定为扩展分区后,就可以对这块扩展分区进一步分成多个逻辑分区。
操作系统规定:
一般给硬盘进行分区时,一个主分区一个扩展分区,然后把扩展分区划分为N个逻辑分区是最好的
关于MBR这个术语维基百科和百度百科还给出了更详细的说法
我们将包含MBR引导代码的扇区称为主引导扇区。因这一扇区中,引导代码占有绝大部分的空间,故而将习惯将该扇区称为MBR扇区(简称MBR)。–百度百科
在深入讨论主引导扇区内部结构的时候,有时也将其开头的446字节内容特指为“主引导记录”(MBR),其后是4个16字节的“磁盘分区表”(DPT),以及2字节的结束标志(55AA)。因此,在使用“主引导记录”(MBR)这个术语的时候,需要根据具体情况判断其到底是指整个主引导扇区,还是主引导扇区的前446字节。–维基百科
知乎上的一个问题问题:
问:“boot sector和MBR的区别是什么?可以理解成:每个分区都有一个boot sector,但是一个设备仅有一个MBR吗?”
某个回答下出现以下争议:我是觉得你的答案没有体现出“‘Boot Sector’是设备上的存储区域,‘MBR’是存储区域上存储的数据内容”这个最关键的区别
上述问题中的boot sector,题主的意思应该是问DBR和MBR的区别,但是题主应该还没搞清楚boot sector的概念,上述的问题应该可以修改为:每个分区都有一个DBR,但是一个设备仅有一个MBR吗?
很多地方将DBR称为Boot sector,我更倾向于将 MBR(此处的MBR指的是一整个扇区)和 DBR(下面将介绍什么是DBR) 统称为Boot sector(启动扇区)
MBR扇区由三部分构成:第一部分是446字节的引导代码,也就是上面提到的MBR;第二部分是DPT(Disk Partition Table,硬盘分区表),包含4个表项,每个表项16字节,共占用64字节;第三部分是2个字节的结束标志,0x55AA。
主引导扇区由三个部分组成(共占用512个字节)
与支持最大卷为2 TB(Terabytes)并且每个磁盘最多有4个主分区(或3个主分区,1个扩展分区和无限制的逻辑驱动器)的MBR磁盘分区的样式相比,GPT磁盘分区样式支持最大为128个分割,一个分割最大18 EB(Exabytes),只受到操作系统限制(由于分区表本身需要占用一定空间,最初规划硬盘分区时,留给分区表的空间决定了最多可以有多少个分区,IA-64版Windows限制最多有128个分区,这也是EFI标准规定的分区表的最小尺寸)。与MBR分区的磁盘不同,至关重要的平台操作数据位于分区,而不是位于非分区或隐藏扇区。另外,GPT分区磁盘有备份分区表来提高分区数据结构的完整性。在UEFI系统上,通常是通过ESP分区中的EFI应用程序文件启动GPT硬盘上的操作系统,而不是活动主分区上的引导程序。
微软给出的解释:
The boot sector, located at sector 1 of each volume, is a critical disk structure for starting your computer. It contains executable code and data required by the code, including information that the file system uses to access the volume. The boot sector is created when you format a volume. At the end of the boot sector is a two-byte structure called a signature word or end of sector marker, which is always set to 0x55AA. On computers running Windows 2000, the boot sector on the active partition loads into memory and starts Ntldr, which loads the operating system.
翻译
位于每个卷的扇区1的引导扇区是用于启动计算机的关键磁盘结构。 它包含代码所需的可执行代码和数据,包括文件系统用于访问卷的信息。 格式化卷时会创建引导扇区。 在引导扇区的末尾是一个双字节结构,称为签名字或扇区结束标记,它总是设置为0x55AA。 在运行Windows 2000的计算机上,活动分区上的引导扇区加载到内存中并启动Ntldr,后者加载操作系统。
从主引导记录的结构可以知道,它仅仅包含一个64个字节的硬盘分区表。由于每个分区信息需要16个字节,所以对于采用MBR型分区结构的硬盘,最多只能识别4个主要分区(Primary partition)。能够在MBR的DPT里进行说明的分区称为主分区。所以对于一个采用此种分区结构的硬盘来说,想要得到4个以上的主要分区是不可能的。MBR的DPT里就会容纳不下来,于是微软就想出了另一个解决方案,在MBR里,只放不多于三个主分区,剩下的分区,则由与MBR结构很相像的另一种分区结构(EBR,也就是扩展分区引导记录)进行说明。一个EBR不够用时,可以增加另一个EBR,如此像一根链条一样地接下去,直到够用为止。扩展分区也是主要分区的一种,但它与主分区的不同在于理论上可以划分为无数个逻辑分区。
扩展分区中逻辑驱动器的引导记录是链式的。每一个逻辑分区都有一个和MBR结构类似的扩展引导记录(EBR),其分区表的第一项指向该逻辑分区本身的引导扇区,第二项指向下一个逻辑驱动器的EBR,分区表第三、第四项没有用到。
Windows系统默认情况下,一般都是只划分一个主分区给系统,剩余的部分全部划入扩展分区。这里有下面几点需要注意:
一台可正常运行的计算机会在BIOS上设置一块启动硬盘,其实每块硬盘都可以作为启动盘,硬盘本身的设计提供的这种可能,这就要从硬盘上的第一个扇区说起,这个扇区中有硬盘主引导记录(Master boot record, MBR)及分区表(partition table), 其中 MBR 占有 446 bytes,而分区表则占有 64 bytes。
计算机主板上有一段写入到主板的程序BIOS,BIOS是开机之后计算机系统会主动执行的第一个程序。BIOS 会去分析计算机里面有哪些储存设备,我们以硬盘为例,BIOS 会依据使用者的设定去取得能够开机的硬盘, 并且到该硬盘里面去读取第一个扇区的MBR位置。
MBR 这个仅有 446 bytes 的硬盘容量里面会放置最基本的引导加载程序(Boot loader),它的目的是加载操作系统内核文件,由于引导加载程序是操作系统在安装的时候所提供的,所以它会认识硬盘内的文件系统格式,因此就能够读取操作系统内核文件。接下来就是内核文件的工作,也就是大家所知道癿操作系统的任务了。
所以简单说开机流程就是:
由上面的说明我们会知道,BIOS和MBR 都是硬件本身会支持的功能,到MBR中的Boot loader 则是操作系统写在 MBR 上面的一段程序了。由于 MBR 仅有 446 bytes,因此这个引导加载程序是非常小而美的,它的主要任务有:
首先要知道活动分区是什么:系统默认的操作系统启动文件所在的分区,windows下默认为C.
MBR包括三部分内容:
boot sector应当包含如下信息:
MBR和boot sector应该是由上至下的关系: