操作系统的启动与硬盘分区基本知识

一. 开机流程与主引导分区

1.1 开机需要的设备以及程序

1. BIOS：镶嵌在主机内的，开机自动执行的一个程序，自动读取磁盘的第一个扇区内的内容–MBR
2. MBR(Master Boot Record)：主引导记录是硬盘内第一个扇区内的数据，内包含引导加载程序。
3. 引导加载程序(Boot Loader)：可以读取内核文件来执行的软件
4. 内核文件：存放操作系统程序。

1.2 Boot loader提供的功能

• 提供菜单选项：用户可以选择不同的开机选项（多重引导包含的功能）
• 载入内核文件：直接执行可开机的程序段来进入操作系统
• 转交给其他Boot Loader: 转交控制权给其他Loader

磁盘的第一个扇区存放着MBR，MBR中的Boot loader被开机后的BIOS自动执行，其余分区内的Boot扇区内可以存放其他Boot Loader用来加载其他操作系统。

为什么安装windows 和 linux双系统时，最好先安装windows，再安装linux?

• 安装windows时，window会直接覆盖原有的MBR记录。如果磁盘中已经存在linux，那么后安装windows,MBR内的Boot loader直接丢失，找不到加载linux内核的Boot leader,导致linux系统丢失。
• 而安装Linux时，可以选择将Boot loader写到MBR或者其他分区的BOOT SECTOR.而且Linux的Boot loader可以手动设置菜单，所以你可以将window的boot loader加入到Linux 的loader中.

二. 磁盘的分区

可以参考我之前的博客：Linux的磁盘和文件系统

2.1 基本原理

• 分区就是用多条记录来逻辑分割磁盘，便于对不同类型的文件进行管理。比如window操作系统下的C,D,E,F盘就是对磁盘的逻辑分割形成的分区。

2.2 实现原理

• 通过在磁盘的第一个扇区（0号扇区）内的一个64Byte大小（固定）的分区表，记录每个分区的信息，磁盘分区以cylinder为基本单位。
• 每条分区信息占16Byte，64 = 16×4，可以看出默认只能写入四组分区信息。
• 这4组分区信息称为主分区（Primary)或者扩展分区（Extensible），最多有一个扩展分区（操作系统的限制）。
• 主分区直接指向磁盘，不可在分。扩展分区用来扩充64Byte分区表的容量，以容纳更多分区。
• 将扩展分区的第一个扇区用来记录额外的分区信息，这个扇区记录的分区称为逻辑分区。

2.3 分区方案

分区方案取决于具体需求：

• 如果你只想要四个分区，以后也不会增加分区。那么分区时只分为4个主分区（4P)就可以了。
• 如果你不确定以后是否会需要其他分区，可以将系统分为n(n<4)主分区 + 1个扩展分区。

2.4 分区工具

• Linux常用fdisk命令进行分区，具体参数输入man fdisk查看。

2.4 分区挂载

• linux系统规划时，对磁盘进行分区后，我们需要将分好的区挂载到某个目录才能来访问该分区。
• 不同的分区可以采用不同的文件格式，常见的文件格式有ex2，ex3k，fat格式
• 对分区进行格式化后，需要将它挂载在某个目录下。
• Linux下用mount命令进行挂载

2.4 Linux系统安装时常用分区

挂载目录	磁盘分区大小	分区类型	用途	参考事项
/boot	100MB	primary	存放操作系统内核引导文件	/boot分区必须在整块硬盘的最前面。/boot分区如果太小，导致系统内核文件都存放不下，就会导致安装失败。但是也不用太大，因为多余的直接浪费掉，建议采用100MB足够。
/	10GB	primary	根目录	如果/分区太小，那么会导致最后写不进去文件。
/home	10GB	primary	系统默认的用户主文件夹，当你登录时默认进入/home/username,其中 username是你登录时的用户名。	取决于你的主机用途，决定大小。
swap	5GB	logical	当操作系统内存不够时，将一部分暂时不用的文件保存到swap中，以便内存中能加载其他文件。	swap的大小取决与你的物理内存（Main Memory）大小，如果你的物理内存太小，那么swap分区可能会被大量使用。如果物理内存很充足，那么分区大小可以小一点，节约磁盘空间。
/var	10GB	logical	存放一些暂时文件	建议没必要给过多的存储空间，除非你知道你知道它是用来具体存放什么文件的