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磁盤的邏輯結構

家庭 激活 標記 存取 系統 寫入 如果 虛擬機 解決

  老式磁盤,它是由一個個盤片組成的,我們先從個盤片結構講起。如圖1所示,圖中的一圈圈灰色同心圓為一條條磁道,從圓心向外畫直線,可以將磁道劃分為若幹個弧段,每個磁道上一個弧段被稱之為一個扇區(圖中綠色部分)。扇區是磁盤的最小組成單元,通常是512字節。

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           圖1 老式磁盤一個盤片的結構

圖2展示了由一個個盤片組成的磁盤立體結構,一個盤片上下兩面都是可讀寫的,圖中藍色部分叫柱面(cylinder)。

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           2 老式磁盤的整體結構

  以上文字和圖片出自:http://www.cnblogs.com/joydinghappy/archive/2012/05/21/2511948.html ,我覺得圖片和文字非常清楚和容易理解。

下面給出磁盤的幾個概念:

1、磁頭(Head):硬盤的盤體是由多個盤片重疊在一起構成的。硬盤“磁面”的概念與軟盤類似,它是指一個盤片的兩個面,每個盤片有上下兩個磁面。在硬盤中,一個磁面對應一個讀寫磁頭,所以,一般來說在對硬盤進行讀寫操作時,不再稱磁面0、磁面1、磁面2,而是稱磁頭0、磁頭1、磁頭2。

2、磁道(Track):磁盤在格式化時會劃分成許多同心圓,其同心圓軌跡稱為磁道。

3、 柱面(Cylinder):由於硬盤的盤體是由多個盤片重疊在一起構成,每個盤片的每個面都被劃分成不同半徑的同心圓磁道,整個盤體中所有磁面的半徑相同的同心磁道就稱為“柱面”。

4、扇區(Sector):如果將每一個磁道視為一個圓環,再把該圓環等分成若幹個扇形小區,該等分的小區就是磁盤存取數據的最基本的單位“扇區”。

  硬盤在存儲數據之前,一般需經過低級格式化、分區、高級格式化這三個步驟之後才能使用。其作用是在物理硬盤上建立一定的數據邏輯結構。

下面給出三個步驟的作用及相關的概念。並在最後以創建虛擬磁盤的過程具體地顯示一下這三個步驟。

1.低級格式化(物理格式化):它的作用是檢測硬盤磁介質,劃分磁道,為每個磁道劃分扇區,並根據用戶選定的交叉因子安排扇區在磁道中的排列順序等。

2.分區:一塊硬盤,就是所有容量都劃分給一個分區,也要顯式的進行這個操作來指定。所以,對硬盤做完低級格式化後,必須進行分區操作,通過分區來完成主引導記錄的寫入。也正是這個原因,很多獨立發行的低級格式化軟件,也同時是一個分區軟件,可以完成硬盤分區功能。

3.高級格式化(邏輯格式化):通過格式化處理來為硬盤建立引導區(BOOT),文件分配表(FAT)和數據存儲區(DATA)(這是FAT文件系統),只有格式化以後,硬盤才能在電腦中正常使用。這是因為各種操作系統都必須按照一定的方式來管理磁盤,而只有格式化才能使磁盤的結構能被操作系統認識。

>>基本分區、擴展分區與邏輯分區:

1)基本分區:基本分區(主分區)是物理磁盤中可以被標記為激活,並且被系統用來啟動計算機的磁盤分區。

2)擴展分區:擴展分區是為了突破一個硬盤上只能有4個分區的限制而制定的,一個硬盤只能有一個擴展分區。

3)邏輯分區:擴展分區是不能直接用的,他是以邏輯分區的方式來使用的,所以說擴展分區可分成若幹邏輯分區。他們的關系是包含的關系,所有的邏輯分區都是擴展分區的一部分 。

  實際上在早期的硬盤分區中並沒有主分區、擴展分區和邏輯分區的概念,每個分區的類型都是現在所稱的主分區。在MBR分區模式中,硬盤只能分4個分區,而4個分區肯定不夠用,所以就催生了擴展分區和邏輯分區的概念,而之前的分區類型便起名為主分區了。

>>為什麽(主分區+擴展分區)最多只能有4個?

  這是MBR決定的,由於硬盤的主引導記錄中僅僅為分區表保留了64個字節的存儲空間,而每個分區的參數占據16個字節,故主引導扇區中總計只能存儲4個分區的數據。也就是說,一塊物理硬盤只能劃分為4個主分區磁盤。

如下圖,我在虛擬機中進行試驗,進行分區。結果如下(磁盤0由3個主分區+1個擴展分區組成)

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>>卷集:

  卷集是將一個或多個物理硬盤上的未格式化的自由空間組合成一個邏輯卷,做為一個整體來訪問,為其分配一個盤符,就像一個單獨的分區一樣來格式化和存儲數據。

  “卷”的概念在FAT中引入時,支持將一個物理磁盤分成4個邏輯磁盤,每個邏輯磁盤就是一個卷(也稱為分區),也就是說每個卷都是一個能夠被單獨格式化和使用的邏輯單元,供文件系統分配空間時使用。一個卷中包含了文件系統信息、一組文件以及空閑空間。每個卷都專門劃出一個單獨區域來存放自己的目錄和FAT表,以及自己的邏輯驅動器字母。

  卷是Windows系統的一種磁盤管理方式,目的是把硬盤空間從物理硬盤的管理方式中跳出來,進行更方便的統一管理分配。比如我們有一個8GB的硬盤和一個20GB的硬盤,想要分成一個12GB和一個16GB的兩個邏輯盤,用物理分區的方式就沒法做到,但用卷來管理就可以做到。

>>分區與卷的區別:

  硬盤有好多種工作模式,其中在普通的模式下運行時,專業上將它稱為“基本磁盤”,通常家庭計算機裏的硬盤都是運行在“基本磁盤”模式(如下圖win7磁盤管理窗口中所示),在這種模式下,卷與分區沒有根本的區別,你盡可以認為一個卷就是一個分區,這種卷在專業上稱之為簡單卷。

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  分區和卷的區別在於,磁盤類型有基本磁盤和動態磁盤。卷只能在動態磁盤中,且有五種,分別叫簡單卷、跨區卷、帶區卷、鏡像卷和 RAID-5 卷,每種卷之間存在很大的差異,而分區只能在基本磁盤中,雖然有三種稱呼,主分區,擴展分區,邏輯分區,但是他們沒有太大的差異,不過由於分區和簡單卷比較相似,所以Windows 7以後,將分區和簡單卷都標記為了簡單卷(所以在win7中給可用空間分區也就是新建簡單卷)。

>>基本磁盤和動態磁盤:

  “基本磁盤”非常常見,我們平時使用的磁盤類型基本上都是“基本磁盤”。“基本磁盤”受26個英文字母的限制,也就是說磁盤的盤符只能是26個英文字母中的一個。因為A、B已經被軟驅占用,實際上磁盤可用的盤符只有C~Z 24個。另外,在“基本磁盤”上只能建立四個主分區(註意是主分區,而不是擴展分區);

  另一種磁盤類型是“動態磁盤”。“動態磁盤”不受26個英文字母的限制,它是用“卷”來命名的。“動態磁盤”的最大優點是可以將磁盤容量擴展到非鄰近的磁盤空間。正是這個特點可以幫助我們解決上面的那個問題。

>>創建虛擬磁盤

1)右鍵計算機-->管理-->右鍵磁盤管理-->創建vhd-->初始化磁盤(低級格式化)

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2)分區

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3)高級格式化

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重復以上步驟,多個分區,結果如下:

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