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作業系統學習筆記(一) 分割槽表、系統引導與檔案系統

作為初學者,可能很難分清分割槽表和檔案系統之間的關係,畢竟在很多時候,磁碟分割槽操作都籠統的稱為“分割槽”,而檔案系統則被簡稱做“格式化”,當然筆者也算,不過,對於作業系統有興趣的人,分割槽表和檔案系統註定是個繞不過去的坑。在作業系統的幾大重要知識點(程序管理,記憶體管理等)中,檔案系統可以說是基礎中的基礎,它和分割槽表(which決定了作業系統的引導方式)一起,決定了你在學習起步時會不會暈頭轉向。

一、作業系統的引導

談到作業系統的引導,就不得不提到BIOS系統,BIOS是PC啟動時載入的第一個軟體,全稱應為基本輸入輸出系統,沒有它,我們將無法與硬體進行基本互動,鍵盤滑鼠都用不了,而它一般隱藏在作業系統背後,在win7及以前的系統中,它是一閃而過的黑白英文介面——也即開機自檢。現在假設用傳統BIOS啟動windows,那麼啟動的步驟看起來將是下圖這樣子:

具體一點則是:

  • BIOS載入及開機自檢
  • 讀取MBR的第一個扇區,在這個扇區中記錄了引導程式碼以及分割槽的具體情況
  • 載入PBR(Partition Boot Record),也即分割槽引導記錄,又稱“活動分割槽”
  • 通過載入活動分割槽上的第一個扇區,載入windows boot manager,載入windows核心

上文提到傳統BIOS,其實也就意味著,BIOS發展出了新的形式,也即UEFI BIOS,UEFI提出了個新的概念,也即EFI系統分割槽EFI system partition (ESP),區別於傳統BIOS中載入MBR的引導程式碼,ESP中包含了載入程式,還可以新增其他實用工具,使得引導功能大為強化(在這裡不贅述,僅作了解)。進化了的BIOS不僅實現了圖形介面,加強了引導功能,還加快了開機速度。在下圖(下圖有些誤導性)

二、分割槽表

通過上文的描述,大概知道了一點關於作業系統引導的知識,那麼(哪怕不是很懂)就有助於對下文的理解。

1、MBR

2、GUID(GPT)

先說最重要的幾點:分割槽表的型別不與檔案系統繫結,分割槽表型別也不與引導方式繫結。

GUID磁碟分割槽表GUID Partition Table,縮寫:GPT)其含義為“全域性唯一標識磁碟分割槽表”,是一個實體硬碟的分割槽表的結構佈局的標準。它是可擴充套件韌體介面EFI)標準(被Intel用於替代個人計算機的BIOS)的一部分

分割槽表頭定義了硬碟的可用空間以及組成分割槽表的項的大小和數量。在使用64位Windows Server 2003

的機器上,最多可以建立128個分割槽,即分割槽表中保留了128個項,其中每個都是128位元組。(EFI標準要求分割槽表最小要有16,384位元組,即128個分割槽項的大小)

MBR分割槽方式仍和部分引導程式碼“糾纏”在一起。

GPT分割槽方式則與作業系統引導作業系統引導無關。引導程式碼放在EFI系統分割槽中,而GPT分割槽表只負責記錄。

三、檔案系統

四、GRUB與Windows Boot Manager