硬盘的数据结构.docx

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硬盘的数据结构

一个完整硬盘的数据应该包括五部分：

MBR，DBR，FAT，DIR区和DATA区。

其中只有主引导扇区是唯一的，其它的随你的分区数的增加而增加

硬盘分区后逻辑结构图中用淡红色标明的扇区（尤以主引导扇区和第一分区引导扇区为最）是易受病毒攻击的扇区

（一）主引导扇区（0扇区）

主引导扇区位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区，包括硬盘主引导记录MBR（MainBootRecord）和分区表

DPT（DiskPartitionTable）。

主引导程序代码又称第一关键代码，它的作用是找出系统当前的活动分区，负责把对应的一个操作系统的引导记录即当前活动分区的引导记录载入内存。

此后，主引导记录就把控制权转给该分区的引导记录。

如果主引导记录被病毒覆盖、清零，或者被某些分区软件改写，则可以用相应DOS版本的FDISK／mbr命令加以更正。

０扇区示意图

　主引导扇区即主引导记录MBR（MasterBootRecord），是硬盘的第一个物理扇区（0柱面，0磁头，1扇区），也就是硬盘的"0"扇区。

在它的512个字节中，包括三部分：

主引导程序代码，占446字节（第一关键代码）

硬盘分区表HDPT，占用64字节（第二关键代码）

主引导扇区结束标志AA55H（第三关键代码）

硬盘的总分区数为什么不能大于4的原因（需要建立扩展分区）。

在主分区最多只能分四个主分区

不管硬盘有多大，最多也只能有四个主分区（扩展分区也是一个主分区）。

通常在WIN98下使用FDISK分区工具分区时，只分了一个活动分区和一个扩展分区。

16字节表示的意义

磁头（０-254）、柱面（０-1023）、扇区（1-63）由来

每一分区的第1至第3字节是该分区起始地址。

其中第1字节为起始磁头号（面号）；第2字节的低6位为起始扇区号，高2位则为起始柱面号的高2位；第3字节为起始柱面号的低8位。

因此，分区的起始柱面号是用10位二进制数表示的，最大值为210=1024，因逻辑柱面号从0开始计，故柱面号的显示最大值为1023。

同理，用6位二进制数表示的扇区号不会超过26-1=63；用8位二进制数表示的磁头号不会超过28-1=255

16进制填写问题

（二）操作系统引导扇区（63）扇区

磁盘的逻辑O扇区统称为DOS引导扇区，又称为BOOT区（DBR）。

它通常位于硬盘的0磁头、1柱面、l扇区，是操作系统可以直接访问的第一个扇区，它包括一个引导程序和一个被称为BPB的本分区参数记录表。

引导程序的主要任务是当MBR将系统控制权交给它时，判断本分区跟目录前两个文件是不是操作系统的引导文件（以DOS为例，即是IO．sys自MSDOS．sys）。

如果确定存在，就把其读入内存，并把控制权交给该文件。

BPB参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬盘介质描述符、根目录大小、FAT个数，分配单元的大小等重要参数。

DBR默认占用32个扇区，实际只用第一个（即0扇区），其中第6个扇区是第1个扇区的备份。

由格式化产生。

63扇区

63扇区一般也称做进入分区的I/O表或Boot区。

69扇区

用Fdisk分区的硬盘一般在69扇区有一个63扇区的备份，在数据修复中通常是有帮助的。

BPB中每个字段的字节偏移、长度和含义

（2）DBR的主要功能和工作流程

1）重新设置引导驱动器。

2）将根目录的第一个扇区（即根目录FDT中的前16个文件项）装载到内存。

3）检查FDT中的前两个文件是否为DOS的两个系统隐藏文件。

4）将其中一个系统隐藏文件IO．SYS装载到内存。

5）将控制权交给该系统隐藏文件IO.SYS。

文件分配表（FAT）

FAT（FileAllocationTable）

即文件分配表，是DOS/Win9x系统的文件寻址系统，为了数据安全起见，FAT一般做两个，第二FAT为第一FAT的备份,FAT区紧接在OBR之后，其大小由本分区的大小及文件分配单元的大小决定.

FAT表

第一份一般在逻辑的第９５扇区,第二份开始位置在第一份FAT结束的下一扇区）.

作用：

FAT表保存着文件段与段之间的连接信息，所以操作系统在读取文件时，总是能够准确地找到文件各段的位置并正确读出。

为了实现文件的链式存储，硬盘上必须准确地记录哪些簇已经被文件占用，还必须为每个已经占用的簇指明存储后续内容的下一个簇的簇号

FAT的特征字符串：

F8FFFF0F（所在扇区的起始处第1-4字节）。

（2）FAT表项赋予不同值时的含义

根录区  （ROOT）1

DIR是Directory即根目录区的简写，DIR紧接在第二FAT表之后,只有FAT还不能定位文件在磁盘中的位置，FAT还必须和DIR配合才能准确定位文件的位置。

DIR记录着每个文件（目录）的起始单元（这是最重要的）、文件的属性等。

FAT32系统DIR与DATA在一起。

根目录（ROOT）2

操作系统根据根目录中的起始簇，结合FAT表就可以知道文件在数据区中的具体位置和大小了。

根目录区扇区数用下式计算：

根目录区扇区数=根目录项数*32/每扇区字节数

每个目录项恰好32字节长，存储着目录所含文件或下级子目录的名称、属性、长度、日期、时间和起始簇号

数据区

数据区是真正意义上的数据存储的地方,FAT32分区的FAT表之后，占据硬盘大部分空间。

当将数据复制到硬盘时，数据就存放在数据区。

数据区开始扇=63+32+2*FAT+1

硬盘逻辑概念

磁头（０-254）、

柱面（０-1023所有盘片构成的）、

扇区（1-63）、

磁道（每磁道共６３个扇区）、

Boot区MBR

I/O表（63扇区的别称）DBR

FAT（每分区２份FAT表，第一份在９５扇区）表、

目录区DIR、

数据区data

系统文件分区（FAT32、NTFS）、

簇（存储文件的最小单位第一个簇的开始值为2）、

文件系统（FAT32、NTFS）

FAT32:

在Windows2000中，可以格式化一个不超过32GB的FAT32卷，最大文件为4GB。

簇的大小是变化的，16-32GB是16KB。

NTFS（新技术文件系统）:

可以格式化最大的容量为2TB，最大文件64GB。

簇的大小2GB以上（-2TB）的分区都是4KB.

各种文件系统的区别

系统管理文件是以簇为最小单位的，簇是由扇区组成的，不同的文件系统组成族的扇区数是不同的，具体