Linux中的主机规划和磁盘分区

以下内容摘自《鸟哥的私房菜》

 

在Linux系统中，每个设备都被当成一个文件来对待。比如说：IDE接口的硬盘文件的文件名是/dev/hd[a-d]。

下面列出了一些常见设备在Linux中的文件名

 

设备	设备在Linux内的文件名
IDE硬盘	/dev/hd[a-d]
SCSI/SATA/USB硬盘（也就是移动硬盘？？）	/dev/sd[a-p]
U盘	/dev/sd[a-p]同上一样
软驱（还有人用？？？）	/dev/fd[0-1]
打印机	25针：/dev/lp[0-2] USB:/dev/usb/lp[0-15]
鼠标	USB：/dev/usb/mouse[0-15] PS2：/dev/psaux
当前CD ROM/DVD ROM	/dev/cdrom
当前鼠标	/dev/mouse
磁带机（还有人用？？？）	IDE：/dev/ht0 IDE：/dev/st0

 

那么下来我们来看看磁盘分区

 

1）磁盘连接的方式与设备文件名的关系

 

   对着上面的图就可以知道他们之间的关系

 

      Q: 为什么IDE接口的设备名只能是/dev/hd[a-d]四个呢？？

 

      A：这是因为一个IDE扁平电缆可以连接两个IDE设备，通常情况下，主机又都只提供2个这样的电缆，因此最多只能连接4个IDE设备。

 

  2）磁盘的组成

      我们知道磁盘主要有盘片、机械手臂、磁头与主轴马达等组成，而数据的写入其实只是在盘片上。盘片上面又可以细分为扇区与柱面两种单位，其中每个扇区的大小为512bytes那么大。柱面是文件系统最小的单位，也是分区的最小单位。

 

      一个盘片有多个扇区，但是第一个扇区特别重要，这是因为他记录了整块磁盘的重要信息。最主要的两个信息为：

    1）主引导分区（Master Boot Record，MBR）：可以安装引导加载程序的地方，大小为446bytes。

          MBR非常的重要，因为系统在开机的时候会主动去读取这个区域的信息，这样系统才会知道你的程序放在哪里，且该如何开机。

    2）分区表（partition table）：记录整块磁盘分区的状态，有64bytes。

         在分区表的64bytes容量中，总共分为四组记录区，每组记录区记录了该区段的起始于与结束的柱面号码。如下图所示：

 

 

                                            图：磁盘分区表的作用示意图

 

 从上图我们可以得到：

           所谓的分区只是针对那个64bytes的分区表进行设置而已

           磁盘默认的分区表仅能写入四组分区信息

           这四组分区我们成为主分区（Primary）或扩展分区(Extended)

           分区最小的单位是柱面（cylinder）

 

       Q:既然第一个磁区所在的分割表只能记录四笔数据， 那我可否利用额外的磁区来记录更多的分割资讯？？？

       A: 可以。如下图所示：

 

          在上图当中，我们知道硬盘的四个分割记录区仅使用到两个，P1为主要分割，而P2则为扩展分配。请注意， 扩展分配的目的是使用额外的磁区来记录分割资讯，扩展分配本身并不能被拿来格式化。 然后我们可以透过扩展分配所指向的那个区块继续作分割的记录。

 

如上图右下方那个区块有继续分割出五个分割槽， 这五个由扩展分配继续切出来的分割槽，就被称为逻辑分割槽(logical partition)。 同时注意一下，由於逻辑分割槽是由扩展分配继续分割出来的，所以他可以使用的磁柱范围就是扩展分配所配置的范围喔！ 也就是图中的101~400啦！

同样的，上述的分割槽在Linux系统中的装置档名分别如下：

• P1:/dev/hda1
• P2:/dev/hda2
• L1:/dev/hda5
• L2:/dev/hda6
• L3:/dev/hda7
• L4:/dev/hda8
• L5:/dev/hda9

       仔细看看，怎么装置档名没有/dev/hda3与/dev/hda4呢？因为前面四个号码都是保留给Primary或Extended用的嘛！ 所以逻辑分割槽的装置名称号码就由5号开始了！这是个很重要的特性，不能忘记喔！

    所以我们总结一下：

    1）主分区与扩展分区最多可以有4个

    2）扩展分区最多只能有一个

    3）逻辑分区时由扩展分区持续切割出来的分区

    4）能被格式化后作为数据访问的分区为主分区和逻辑分区，扩展分区是无法格式化的。

    5）逻辑分区的数量依操作系统而不同，在Linux系统中，IDE硬盘最多有59个逻辑分区，SATA硬盘则有11个逻辑分区。

 

3）开机流程与主引导分区（MBR）

   简单的说，整个启动流程到操作系统之前的动作应该是这样的：

1. BIOS：启动主动运行的韧体，会认识第一个可启动的装置；
2. MBR：第一个可启动装置的第一个磁区内的主要启动记录区块，内含启动管理程序；
3. 启动管理程序(boot loader)：一支可读取核心文件来运行的软件；
4. 核心文件：开始操作系统的功能...

 

由上面的说明我们会知道，BIOS与MBR都是硬件本身会支持的功能，至於Boot loader则是操作系统安装在MBR上面的一套软件了。由於MBR仅有446 bytes而已，因此这个启动管理程序是非常小而美的。 这个boot loader的主要任务有底下这些项目：

• 提供菜单：使用者可以选择不同的启动项目，这也是多重启动的重要功能！
• 加载核心文件：直接指向可启动的程序区段来开始操作系统；
• 转交其他loader：将启动管理功能转交给其他loader负责。

         上面前两点还容易理解，但是第三点很有趣喔！那表示你的计算机系统里面可能具有两个以上的启动管理程序呢！ 有可能吗？我们的硬盘不是只有一个MBR而已？是没错啦！但是启动管理程序除了可以安装在MBR之外， 还可以安装在每个分割槽的启动磁区(boot sector)喔！瞎密？分割槽还有各别的启动磁区喔？ 没错啊！这个特色才能造就『多重启动』的功能啊！

      我们举一个例子来说，假设你的个人计算机只有一个硬盘，里面切成四个分割槽，其中第一、二分割槽分别安装了Windows及Linux， 你要如何在启动的时候选择用Windows还是Linux启动呢？假设MBR内安装的是可同时认识Windows/Linux操作系统的启动管理程序， 那么整个流程可以图示如下：

在上图中我们可以发现，MBR的启动管理程序提供两个菜单，菜单一(M1)可以直接加载Windows的核心文件来启动； 菜单二(M2)则是将启动管理工作交给第二个分割槽的启动磁区(boot sector)。当使用者在启动的时候选择菜单二时， 那么整个启动管理工作就会交给第二分割槽的启动管理程序了。 当第二个启动管理程序启动后，该启动管理程序内(上图中)仅有一个启动菜单，因此就能够使用Linux的核心文件来启动罗。 这就是多重启动的工作情况啦！我们将上图作个总结：

• 每个分割槽都拥有自己的启动磁区(boot sector)
• 图中的系统槽为第一及第二分割槽，
• 实际可启动的核心文件是放置到各分割槽内的！
• loader只会认识自己的系统槽内的可启动核心文件，以及其他loader而已；
• loader可直接指向或者是间接将管理权转交给另一个管理程序。

那现在请你想一想，为什么人家常常说：『如果要安装多重启动， 最好先安装Windows再安装 Linux』呢？这是因为：

         Linux在安装的时候，你可以选择将启动管理程序安装在MBR或各别分割槽的启动磁区， 而且Linux的loader可以手动配置菜单(就是上图的M1, M2...)，所以你可以在Linux的boot loader里面加入Windows启动的选项

        Windows在安装的时候，他的安装程序会主动的覆盖掉MBR以及自己所在分割槽的启动磁区，你没有选择的机会， 而且他没有让我们自己选择菜单的功能。