磁盘分区和开机启动

1 前言

本文大概会来帮助大家解惑关于磁盘分区和开机启动的一些知识，会包括目前磁盘分区的格式，分区格式对应的系统启动流程。

2 关于磁盘

相信磁盘对于大家来说都不陌生，磁盘也是广为应用的保存大量数据的存储设备，存储的数量级可以达到M级，G级，甚至是T级别。

• 传统的磁盘也被称做机械硬盘，需要驱动马达传动磁盘，磁盘由盘片(platter)组成，如图中最左边是盘片的结构，图的右边是多个盘片视图，中间由主轴（spindle）串联多个盘片，盘片的上面和下面都可以存放数据，比较关键的是，盘片表面由磁道(tracks)组成，每个磁道会划分为很多个扇区（sector），那么数据就是存放在扇区里，一般来说每个扇区的大小为存放512字节。每个盘片相同磁道的集合成为柱面（cylinder），寻址的时候需要驱动磁盘转动，通过一个叫做读/写头的固件在磁盘表面进行数据访问。

• 目前我们有了固态硬盘，是基于闪存的存储技术，目标也是要替代传统的旋转磁盘，传统旋转磁盘需要转动寻址，速度相对来说比较慢，固态硬盘抽象出来的图如下，闪存翻译层充当了磁盘控制器的角色，真正的磁盘结构是下边，由多块（block）组成，每块由多页（page）组成。通常页的大小为512B~4KB，块的大小为16K~512K

3 为什么要分区

上边我们讲了磁盘的内部结构，不过我们仍然可以将磁盘想象为一块连续的存放数据的介质，不过当我们知道了磁盘内部原理，我们处理问题的时候能更好的给出解决方案，且也能很快理解一些原理。不多废话，那么我们为什么要分区呢？

• 第一个也是必须的，如果你电脑安装多个操作系统，那分区是肯定的，避免多个操作系统打架

• 也是为了更好的管理数据，不同类型的数据依靠不同分区，这样方便以后的使用和扩充等等

• 提高寻址效率，之前的机械硬盘中，因为需要传动磁盘转动等，访问固定分区还可以减少磁盘传动和寻址

• 操作系统单独成盘，避免重装系统时不必要的文件丢失

4 分区格式

目前磁盘分区格式大概分为MBR个GPT两种。

MBR(Master Boot Record)

MBR将开机管理程序记录区与分区表放到第一个扇区，这个扇区通常大小是512字节，开机管理程序用作开机使用，分区表则是记录了这块磁盘的分区详情。

• 开机管理程序占用446字节

• 分区表占用64字节 这样看来分区表只有64字节，最多只能记录四条记录，每条记录该分区的起始和结束柱面（cylinder），也就是说MBR分区的最小单位是柱面。如图所示：

那么大家可能会想是不是磁盘分区只能是分四个分区，其实也不是了，磁盘可以分很多个分区的，那么如何达到呢？
是通过叫做扩展（Extended）分区来实现，MBR的分区表记录的是主(Primary）分区和扩展（Extended）分区，主分区就是我们上边所说的记录分