一張圖了解磁盤里的數據結構_數據分析師

有了文件系統，使我們對文件的訪問變得很容易，不用考慮文件到底存在哪里，怎么存的，不過適當了解一下底層文件存儲還是有幫助的。我們知道文件不僅僅能夠存儲在磁盤上，還可以存儲在光盤等設備上，對于存儲在硬盤上的，對于不同的硬盤內部存儲介質，如磁性盤面、閃存（SSD固態硬盤存儲介質）存儲結構也是不同的；對于同樣的存儲介質的磁盤，不同的文件系統，如NTFS、FAT、ext等，底層存儲也是有所區別的，下面僅僅對整體邏輯上的結構做一簡單介紹。

先來看下圖，我花了一下午時間畫的，后面就要圍繞這張圖來展開的。

點擊可放大

不要被上面的圖嚇到，我來一點點的解釋。

先來整體上看一下，上面圖是我電腦的磁盤，按照LBA尋址，把所有的扇區按照從左到右，依次排開，最左邊為第一塊扇區，最右邊是最后一塊扇區，所有數據信息就存儲在里面。從左到右分為了幾部分：Start Sections–>Partition1（系統保留分區）–>Partition2（C盤）—>Partition3（D盤）–>Partition4（E盤）–>Partition5（F盤），其中Partition1~3是主分區，Partion4~5是擴展分區上的兩個邏輯分區，里面綠色的部分是分區與分區之間的Partition gap，大小為1MB，最后黃色的表示Unpartitional space，沒有利用的，也是1MB。下面開始分開逐個來解釋一下。

一、Start Sections：

這個開始扇區部分有1MB大小，其中第一個扇區，也是整個磁盤的第一個扇區，位于0柱面0磁頭1扇區，也叫做主引導扇區，一共512個字節，分為了三部分：

（1）MBR（446字節）：Main Boot Record，主引導記錄

如果直接說MBR可能不知道它從何而來，我們從開機來看看，它到底在什么時候起作用的。我們按下電腦的開機按鍵，就給主板通上了電，上面的bios程序開始運行，對電腦硬件進行檢測，然后就需要我們去選擇First boot device，我們可以從U盤啟動、從光盤啟動，當然也可以從硬盤啟動，而且很多時候默認的是從硬盤啟動。如果我們選擇了從硬盤啟動，那么bios程序就會讀取該設備的第一個扇區的數據，也就是前面512個字節，如果最后兩個字節不是以0x55AA結束，那么表示這個設備不可以用來啟動；如果是0x55AA，那么表示該設備可以用來啟動，bios程序就會有一個jump的操作，跳轉到硬盤這一個扇區的代碼，把操作交給硬盤，那么跳轉的是哪兒呢？就是我們要說的MBR，主引導記錄。

MBR中包含了整個硬盤的一些參數和一段引導程序，引導程序就會去DPT磁盤分區表里面去找到底從硬盤的哪個分區去啟動（具有激活標志的分區），找到后就把控制權交出去，不過這之前會先檢查DPT磁盤分區表是否正確。

（2）DPT（64字節）：Disk Partition Table，磁盤分區表

DPT用來記錄磁盤到底分了幾個分區以及分區的一些信息，磁盤分區有許多好處，比如不同的分區放不同的數據，又或者可以安裝多操作系統等等。DPT只有64個字節，分成了四項，分別為第一~四分區表項，圖中紅色虛線箭頭指向的。每個分區表項占16個字節，因此一個磁盤只能分為四個分區，即四個主分區。當然如果想增加更多的分區，其中一個主分區可以當成擴展分區，在擴展分區里面新建邏輯分區。

磁盤分區表的四個分區表項內容格式一致，我們拿出一個分區表項（16字節）看看都包含了什么。

第1個字節：如果為0x80，表示是激活分區，那么前面的MBR引導程序就把控制權給這個分區。四個分區只能有一個是激活的。0x00表示非激活的分區。

第2-4個字節：主分區的第一個扇區的CHS地址，里面有程序代碼的。

第5個字節：主分區的類型。例如01表示FAT32,05表示extended（如果一個分區的主分區id號為05，那么它就是一個擴展分區了）等，具體可參看分區類型標志。

第6-8個字節：主分區的最后一個扇區的CHS地址，所以我們改改分區表，也可以修改磁盤分區的大小。

第9-12個字節：該主分區的第一個扇區的邏輯地址LBA。

第13-16個字節：主分區的扇區總數。

我們看到我們上圖中，四個分區表項分別對應了三個主分區和一個擴展分區。

（3）其他幾個扇區：除了第一個扇區外，1MB空間里面的其他幾個扇區就空著了，可能沒用，也可能與后面要講的partition gap功能一致。

二、主分區

我的磁盤分了三個主分區，分別為系統保留、C盤、D盤，我們以C盤為例，看看主分區所占用的扇區，可以分為幾部分。

（1）引導扇區：OS Boot Record，主分區的引導記錄，有時也叫卷引導記錄（Volume boot record）含有一段操作系統的引導程序，如果該分區是激活的，可以通過它來啟動本主分區的操作系統。

（2）DATA數據區：存儲數據，不同的文件系統，如fat、ntfs還會細分。

三、Partition gap

用Winhex查看磁盤情況，往往會看到分區和分區之間會有Partition gap，so上面的一個解釋，可以參看一下，Windows disk partion gap。

四、擴展分區

我的最后一個主分區當做擴展分區，里面有兩個邏輯分區E盤和F盤，每一個邏輯分區由幾部分組成。

（1）擴展分區表

擴展分區的第一個邏輯分區的第一個扇區，叫做EBR，extended boot record，擴展分區記錄，類似于整個磁盤的第一個扇區，但是它沒有引導程序，只有一個擴展分區表和0x55AA結束標志，其中擴展分區表由四部分組成。里面的第二項可以找到下一個邏輯分區的位置。

（2）引導扇區：同前。

（3）數據區：同前。

五、Unpartitional space

只有1MB空間，我也不想知道它是干什么了。