关于硬盘结构及分区原理

1.磁道，扇区，柱面和磁头数
硬盘最基本的组成部分是由 坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片，不同容量硬盘的盘片数不等。每个盘片有两面，都可记录信息。盘片被分成许多扇形的区域，每个区域叫一个扇区，每个 扇区可存储128×2的N次方（N＝0.1.2.3）字节信息。在DOS中每扇区是128×2的2次方＝512字节，盘片表面上以盘片中心为圆心，不同半 径的同心圆称为磁道。硬盘中，不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是表示不同半径的圆，在许多场合，磁道和柱面可以互换使用，我们 知道，每个磁盘有两个面，每个面都有一个磁头，习惯用磁头号来区分。扇区，磁道（或柱面）和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，帮这些参数可以得到硬盘的容 量，基计算公式为：
存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数
要点：（1）硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头
（2）盘片被划分为多个扇形区域即扇区
（3）同一盘片不同半径的同心圆为磁道
（4）不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面
（5）公式： 存储容量＝磁头数×磁道（柱面）数×每道扇区数×每扇区字节数
（6）信息记录可表示为：××磁道（柱面），××磁头，××扇区
                (7)   硬盘的容量=柱面数(CYLINDER)*磁头数(HEAD)*扇区数(SECTOR)*512B

2.硬盘只能最多有四个主分区
    MBR（Master Boot Recorder）主要开机扇区,放置硬盘的信息。MBR 可以说是整个硬盘最重要的地方了，因为在 MBR 里面记录了两个重要的东西，分别是：开机管理程序，与磁盘分区表 ( partition table )。所以我们所做的硬盘分区，也就是在修改partition table。


   由于这个 MBR 区块的容量有限，所以，当初设计的时候，就只有设计成 4 个分区纪录(这个说法不太准确，下文有详细说明)，这些分区记录就被称为 Primary ( 主分区 ) 及 Extended ( 扩展分区 ) ，也就是说，一颗硬盘最多可以有 4 个 Primary + Extended 的扇区，其中，Extended 只能有一个，因此，你如果要分区成四块磁盘分区的话，那么最多就是可以：

P ＋ P ＋ P ＋ P

P ＋ P ＋ P ＋ E

的情况来分区了。需要特别留意的是，如果上面的情况中， 3P +E 只有三个『可用』的磁盘，如果要四个都『可用』，就得分区成 4P 了！( 因为 Extended 不能直接被使用，还需要分区成 Logical 才行)

思考一：如果我要将我的大硬盘暂时分区成四个 partition ，同时，还有其它的空间可以让我在未来的时候进行规划，那么该如何分区？

由 刚刚的说明，我们可以知道， Primary + Extended 最多只能有四个 partition，而如果要超过 5 个 partition 的话，那么就需要 Extended 的帮忙。因此，在这个例子中，我们千万不能分区成四个 Primary 为什么呢？假如您是一个 20 GB 的硬盘，而 4 个 primary 共用去了 15 GB ，您心想还有 5 GB 可以利用对吧？错！剩下的 5 GB 完全不能使用，这是因为已经没有多余的 partition table 纪录区可以记录了，因此也就无法进行额外的分区，当然?，空间也就被浪费掉了！因此，请千万注意，如果您要分区超过 4 槽以上时，请记得一定要有 Extended 分区区，而且必须将所有剩下的空间都分配给 Extended ，然后再以 logical 的分区区来规划 Extended 的空间。

思考二：我可不可以仅分区 1 个 Primary 与 1 个 Extended 呢？

当然可以！基本上， Logical 可以有 64 个，因此，你可以仅分区一个主分区，并且将所有其它的分区都给 Extended ，利用 Logical 分区来进行其它的 partition 规划即可！

思考三：假如我的硬盘安装在 IDE 1 的 Master ，并且我想要分区成 6 个可以使用的硬盘扇区，那么每个磁盘在 Linux 底下的代号为何？

说明：

由 于硬盘在 Primary ＋ Extended 最多可以有四个，因此，在 Linux 底下，已经将 partition table 1 ~ 4 先留下来了，如果只用了 2 个 P + E 的话，那么将会空出两个 partition number 呦！再详细的说明一下，假设我将四个 P + E 都用完了。其中Extended /dev/hda4包括三个逻辑分区。

实际可以使用的是 /dev/hda1, /dev/hda2, /dev/hda3, /dev/hda5, /dev/hda6, /dev/hda7 这六个 partition！至于 /dev/hda4 这个 Extended 扇区本身仅是用来规划出让 Logical 可以利用的磁盘空间而已！

那么万一我只想要分区 1 个 Primary 与 1 个 Extended 呢？

因为 1~4 号已经被预留下来了，所以第一个 Logical 的代号由 5 号开始计算起来，而后面在被规划的，就以累加的方式增加磁盘代号?！而其中 /dev/hda3, /dev/hda4 则是空的，被保留下来的代号。


这个问题，结合历史来说会说得比较准确。为什么最多只可以分四个主要分区，并不是单由操作系统所决定的。

第一，为什么一个扇区只有512字节，为什么不是1024字节呢？
首先，我想说一个扇区是多少字节是可以自己（硬盘生产厂家）定义的，可以是1024字节的。所以说，一个扇区是512字节并不是理论值，而是习惯值。也就是一个扇区的大小为512字节对于硬盘的生产厂家来说都是习惯的这样定义了，谁也不想更改这种习惯。
第二，硬盘的第一扇区可以分成三个部分：第一部分MBR，需要占用446字节，第二部分DPT，需要占用64字节，这是因为一个分区表需要占用16字节，64/16=4，所以刚好能存放四个分区的表，这就是为什么只能分四个分区。还有两个字节就用来存放结束标志。这样
446+64+2=512字节。
对硬盘加密其实就是改写最后两个字节的结束标志。

试想如果当初硬盘厂家将一个扇区设置成1024字节，还是只能分四个分区吗？逻辑驱动器也需要分区表，它存放在扩展分区的第一扇区，所以逻辑驱动器也不是随便想分多少就分多少的