数据恢复学习（1）：硬盘恢复那些基本概念

一、硬盘

1、盘片：铝制的圆盘，是记录数据的，硬盘中最少一片，最多N片。

2、盘面：每个盘片包含两个面。

3、磁头：磁头是硬盘中最昂贵的部件，也是硬盘技术中最重要和最关键的一环，每个盘面对应一个读/写磁头。

4、磁道：当磁盘旋转时，磁头若保持在一个位置上，则每个磁头都会在磁盘表面划出一个圆形轨迹，这些圆形轨迹就叫做磁道。并从外向内从0开始编号。

5、扇区：磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。

6、柱面：硬盘通常由重叠的一组盘片构成，每个盘面都被划分为数目相等的磁道，并从外缘的“0”开始编号，具有相同编号的磁道形成一个圆柱，称之为磁盘的柱面。磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。所谓硬盘的CHS，即Cylinder（柱面）、Head（磁头）、Sector（扇区），只要知道了硬盘的CHS的数目，即可确定硬盘的容量，硬盘的容量=柱面数*磁头数*扇区数*512B。

二、硬盘模式

1、硬盘物理C/H/S：英文原义：Cylinder/Head/Sector ：中文释义：柱面／磁头／扇区

CHS寻址模式：

　　① CHS寻址模式将硬盘划分为磁头（Heads）、柱面(Cylinder)、扇区(Sector)。

　　△磁头(Heads)：每张磁片的正反两面各有一个磁头，一个磁头对应一张磁片的一个面。因此，用第几磁 头就可以表示数据在哪个磁面。

　　△扇区(Sector)：将磁道划分为若干个小的区段，就是扇区。虽然很小，但实际是一个扇子的形状，故称为扇区。每个扇区的容量为512字节。

　　△柱面(Cylinder)：所有磁片中半径相同的同心磁道构成“柱面"，意思是这一系列的磁道垂直叠在一起，就形成一个柱面的形状。简单地理解，柱面数=磁道数。

　　② 知道了磁头数、柱面数、扇区数，就可以很容易地确定数据保存在硬盘的哪个位置。也很容易确定硬盘的容量，其计算公式是：

　　硬盘容量＝磁头数×柱面数×扇区数×512字节

　　③LARGE寻址模式把柱面数除以整数倍、磁头数乘以整数倍而得到的逻辑磁头／柱面／扇区参数进行寻址，所以表示的已不是硬盘中的物理位置，而是逻辑位置。LBA寻址模式是直接以扇区为单位进行寻址的，不再用磁头／柱面／扇区三种单位来进行寻址。但为了保持与CHS模式的兼容，通过逻辑变换算法，可以转换为磁头／柱面／扇区三种参数来表示，但表示的也和LARGE寻址模式一样，已不是硬盘中的物理位置，而是逻辑位置了。

注：C/H/S 最大 1024*255*63=16450560≈8.4GB

2、LBA(Logical Block Addressing)逻辑块寻址模式

        在 LBA 模式下，我们知道硬盘上的一个数据区域由它所在的磁头、柱面（也就是磁道）和扇区所唯一确定。早期系统就是直接使用磁头柱面和扇区来对硬盘进行寻址（这称为CHS寻址），这需要分别存储每个区域的三个参数（这称为3D参数），使用时再分别读取三个参数，然后再在送到磁盘控制器去执行。由于系统用8b来存储磁头地址，用10b来存储柱面地址，用6b来存储扇区地址，而一个扇区共有512B，这样使用CHS寻址一块硬盘最大容量为256 * 1024 * 63 * 512B = 8064 MB(1MB = 1048576B)（若按1MB=1000000B来算就是8.4GB）。随着硬盘技术的进步，硬盘容量越来越大，CHS模式无法管理超过8064 MB的硬盘，因此工程师们发明了更加简便的LBA寻址方式。在LBA地址中，地址不再表示实际硬盘的实际物理地址（柱面、磁头和扇区）。LBA编址方式将CHS这种三维寻址方式转变为一维的线性寻址，它把硬盘所有的物理扇区的C/H/S编号通过一定的规则转变为一线性的编号，系统效率得到大大提高，避免了烦琐的磁头/柱面/扇区的寻址方式。在访问硬盘时，由硬盘控制器再将这种逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。

3、LARGE 大硬盘模式

        在硬盘的柱面超过 1024 而又不为 LBA 支持时采用。LARGE 模式采用的方法是把柱面数除以 2，把磁头数乘以 2，其结果总容量不变。

4、LBA与C/H/S 之间的转换：

　　设NS为每磁道扇区数，NH为磁头数，C、H、S分别表示磁盘的柱面、磁头和扇区编号，LBA表示逻辑扇区号，div为整除计算，mod为求余计算，则：

　　LBA=NH×NS×C+NS×H+S-1；

　　C=(LBA div NS)div NH；

　　H=(LBA div NS)mod NH；

　　S=(LBA mod NS)+1

　　例如 LBA = 0 则 CHS = 0/0/1

　　从C/H/S到LBA的计算公式：

　　LBA=（C-CS）*PH*PS+（H-HS）*PS+(S-SS)