磁盘管理（一）：磁盘结构、命名与分区

1、磁盘的物理结构：

一块磁盘（机械硬盘）由多片盘片、一个机械手臂、多个磁头和一个主轴马达组成的。有N个盘片的磁盘则存在2*N个盘面（因为一个盘片正反两面均写有数据），而一个盘面分为可以分为M个磁道，磁道与磁道之间存在间隙，一个磁道分为L个扇区（Sector），一个扇区大小为512Byte。过所有盘面的同一磁道编号的截面称为柱面（通俗的解释）。盘面和磁道都是以0开始编号的，而扇区是以1开始编号的。磁道是一系列同心圆，磁道的编号也是从最外层开始编号。因为磁头从停泊区最开始读磁盘时最先读到最外层的0磁道，所以MBR（Master Boot Record）处于0盘面0磁道1扇区。

广义上的MBR是512字节（即一个扇区） = 446字节的MBR + 64字节的分区表 + 2字节的模数（55AA）。狭义上的MBR是446字节，其中安装引导加载程序，64字节的分区表记录着4个 * 16Byte的分区信息。模数是磁盘有效标志。在DOS中我们可以用int 13H中断读取MBR（B+MBR的具体细节暂不做分析）：

MOV AX,7C00H
MOV ES,AX
MOV BX,0
;传参读取硬盘0面0道1扇区开始的的1个扇区到7C00:0H开始的地址
MOV AH,2  ;读扇区，3为写扇区
MOV AL,1  ;读取扇区数：1个Sector
MOV CH,0  ;1柱面(0号磁道)
MOV CL,1  ;1号扇区
MOV DH,0  ;0号磁头即对应0号盘面
MOV DL,80H ;00~7F软盘，80H为硬盘
INT 13H

读取结果如下（安装单个DOS系统的MBR，55AA结束）：

在Linux中，我们也可以用dd命令和输入输出重定位，来获取磁盘0面0道1扇区的MBR（dd < /dev/sda > MBR.txt bs=512 count=1），获取MBR后我们用vim打开（vim中:%!xxd查看二进制信息，安装了Windows7和Redhat6.4双系统的MBR）：

2、传输接口与设备命名：

在Linux上不同的传输接口（IDE、SCSI、STAT、USB、U盘），有不同的命名方式，比如：

IDE：/dev/hda~/dev/hdd
SCSI/STAT/USB/U盘：/dev/sda~/dev/sdp
软驱：/dev/fd0、/dev/fd1
CD ROM、DVD ROM：/dev/cdrom
等等。

一个IDE扁平电缆可以连接两个IDE设备，通常主机都会提供两个接口。所以最多可以连接4个IDE设备。这两个接口通常被称为IDE1（primary）和IDE2（secondary），而每条扁平电缆的两个IDE设备，分别为Master（主设备）和Slave（从设备）。四个IDE的设备名在Linux上如下所示：

而IDE的接口如今已经被STAT普遍的取而代之。STAT/USB/SSI接口等都是使用SCSI模块驱动的，因此这些接口的磁盘设备名都是/dev/sda~/dev/sdp格式。到底是a~p中的那一个就需要看具体启动时，磁盘的识别顺序是怎样的，由于USB肯定是开机完成后才被识别，因此USB的序号一般都是在硬盘的后面。

3、磁盘分区与分区命名：

我们知道了磁盘的最小单位扇区，也知道了磁道的概念，接着我们来看看关于磁盘分区的问题，首先分区的最小单位是柱面（cylinder）而不是扇区。在Windwos中我们熟知的C：、D：、E：、F：、G：…的盘符，其实就是一块磁盘的不同分区，但是我们刚刚才看了磁盘分区表（Partition Table）只有64字节，记录了四个分区信息，那个么当分区数多于4个分区，这些信息又是如何存储的呢？我们用下图来详细分析：

磁盘/dev/sda被分为4部分（即4个分区），这四部分均由磁盘分区表索引而来，当分区个数多于4个时就产生了扩展分区和逻辑分区的概念，将原本4个标准分区改为3个标准分区+1个扩展分区的格式（标准分区表中的记录也变为3P+1E（4L）+0空闲，也可以是1P+1E（4L）+2空闲，或者2P+1E（4L）+1空闲的格式，至于是哪种格式都无所谓）。如下图所示：

如下便是一个包含了3个主分区和一个扩展分区（包含4个逻辑分区）的磁盘分区情况（fdisk -l /dev/sda列出/dev/sda的磁盘分区信息，不指定对象则列出所有磁盘，fdisk /dev/sda为磁盘规划分区）：

列出的信息中，Start/End是柱面号（也是磁道号）。总共有20886个柱面，只分了7969个，还有1万多个柱面没有分配，也就是说，没有分配的柱面在逻辑分区号还有的情况下可以继续分出/dev/sda9、/dev/sda10……也可以用来安装其他系统。

注意：
①主分区和扩展分区的四个分区占用了1~4的四个分区编号，无论标准分区表有无空闲，逻辑分区都是从5开始的（/dev/sda5、/dev/hda5等），前四个保留给Primary或Extended来使用。
②主分区最多四个，扩展分区最多1个，在Linux中IDE硬盘中最多有59个逻辑分区（5~63），STAT最多有11个逻辑分区（5~15号）。
③由于扩展分区记录了逻辑分区的信息，如果扩展分区被破坏，所有的逻辑分区都将被删除。所以在不影响其他分区的情况下，两个逻辑分区可以合并，但是不能够一个逻辑分区和一个主分区进行合并。

参考资料：《鸟哥的Linux私房菜》