寫(xiě)在前面的話：上一篇寫(xiě)了《理解硬盤(pán)》，對(duì)硬盤(pán)的基本組成和基本概念說(shuō)了說(shuō)，基本上是從硬件的角度來(lái)說(shuō)的，這篇再來(lái)寫(xiě)寫(xiě)硬盤(pán)，基本概念就不說(shuō)了，直接看前一篇就可以了，重點(diǎn)關(guān)注于文件和系統(tǒng)分區(qū)在硬盤(pán)里面的位置，也解答一下@金色海洋（jyk）陽(yáng)光男孩 的疑問(wèn)。
====正文開(kāi)始====
一、我的磁盤(pán)參數(shù)
我們知道硬盤(pán)里面重要的幾個(gè)概念：磁頭（Head）、柱面（Cylinder）、扇區(qū)（Sector），下圖是我電腦的這幾項(xiàng)的數(shù)據(jù)，用DiskGenius查看的：
共有60801個(gè)柱面，255個(gè)磁頭，每道扇區(qū)數(shù)63個(gè)，總扇區(qū)數(shù)：976773168，這里說(shuō)明兩點(diǎn)：
（1）磁頭數(shù)為奇數(shù)：我們知道磁盤(pán)里面一個(gè)盤(pán)面有兩面可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，但是有的盤(pán)面只使用了一面，因此磁頭數(shù)可能出現(xiàn)奇數(shù)，這里可以知道磁頭編號(hào)是從0~255。（沒(méi)有采用多磁頭技術(shù)）
（2）每道扇區(qū)數(shù)：我們知道對(duì)于一個(gè)盤(pán)面，越往外磁道周長(zhǎng)越長(zhǎng)，對(duì)于以前老式的磁盤(pán)，每個(gè)磁道的扇區(qū)數(shù)目是相同的，這樣就導(dǎo)致外面的磁道存儲(chǔ)數(shù)據(jù)密度太低，因此現(xiàn)代的磁盤(pán)都是外面磁道扇區(qū)數(shù)目多，里面的扇區(qū)數(shù)目少，這里的每道扇區(qū)數(shù)其實(shí)是經(jīng)過(guò)折算后的，也就是用總扇區(qū)數(shù)除以磁頭數(shù)再除以柱面數(shù)得到的。
（3）柱面數(shù)：共有60801，所以可以知道柱面和磁道編號(hào)為0~60800
（4）總扇區(qū)數(shù)：976773168，這個(gè)就是我的硬盤(pán)總共的扇區(qū)數(shù)，這些扇區(qū)可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其中每個(gè)扇區(qū)512Bytes，所以我的磁盤(pán)容量大概也就是：465GB
二、低級(jí)格式化
上面我們列舉了我的磁盤(pán)里面柱面、扇區(qū)數(shù)目，這些數(shù)目是怎么來(lái)的呢？一個(gè)空白的硬盤(pán)可以想象成一個(gè)“鐵磚頭”，并沒(méi)有這些所謂的磁道、柱面、扇區(qū)等參數(shù)，出廠前，硬盤(pán)廠家往往會(huì)進(jìn)行格式化，確定硬盤(pán)的柱面、扇區(qū)等等物理參數(shù)，這就是所謂的“低級(jí)格式化”，這種格式化和操作系統(tǒng)是沒(méi)有關(guān)系的。
三、磁盤(pán)尋址
磁盤(pán)經(jīng)過(guò)低級(jí)格式化后，就有了扇區(qū)，我們就可以往里面寫(xiě)數(shù)據(jù)了，但是如何來(lái)確定我們的數(shù)據(jù)寫(xiě)到哪個(gè)扇區(qū)呢？如果我們不告訴計(jì)算機(jī)，它是不知道的。因此我們應(yīng)該找到我們需要寫(xiě)入或讀出數(shù)據(jù)的扇區(qū)，也就用到了“磁盤(pán)尋址”。
（1）找到一個(gè)具體的扇區(qū)，可以通過(guò)提供柱面號(hào)（Cylinder），磁頭號(hào)（Header）、扇區(qū)號(hào)（Sector），就能唯一確定那個(gè)扇區(qū)了，這種尋址方式稱為CHS尋址方式。例如CHS為0/0/1表示0號(hào)柱面、0號(hào)磁頭、1號(hào)扇區(qū)，也就是整塊磁盤(pán)的第一個(gè)扇區(qū)；60800/254/63,表示60800號(hào)柱面，255號(hào)磁頭，63號(hào)扇區(qū)，表示我的磁盤(pán)的最后一個(gè)扇區(qū)。
?。?）找到一個(gè)具體的扇區(qū)，還可以使用另外一種方式，那就是僅僅提供扇區(qū)號(hào)來(lái)確定，叫做LBA，邏輯尋址，或者線性尋址，例如0號(hào)柱面0號(hào)磁頭扇區(qū)數(shù)為100個(gè)（這里不是68個(gè)了，因?yàn)橥馊Ρ葍?nèi)圈扇區(qū)數(shù)多），其對(duì)應(yīng)的物理編號(hào)為1~100，但是對(duì)應(yīng)的LBA邏輯編號(hào)為0~99（邏輯編號(hào)從0開(kāi)始）；0號(hào)柱面1號(hào)磁頭對(duì)應(yīng)扇區(qū)物理編號(hào)為1~100，但是對(duì)應(yīng)的LBA邏輯標(biāo)號(hào)為100~199，以此類(lèi)推，因此所有的扇區(qū)編號(hào)為：0~976773167，相當(dāng)于把一個(gè)一個(gè)的柱面展開(kāi)，然后連接起來(lái)了。
四、磁盤(pán)分區(qū)
看完了前面，一個(gè)物理參數(shù)已經(jīng)確定的磁盤(pán)，如果我們要安裝操作系統(tǒng)，例如windows，那么需要對(duì)磁盤(pán)進(jìn)行分區(qū)，也就是說(shuō)C盤(pán)占用哪些扇區(qū)，D盤(pán)占用哪些扇區(qū)等等，占用的扇區(qū)由我們給他們分配的大小決定。下圖是我的分區(qū)所占用的扇區(qū)：
可以看到系統(tǒng)保留分區(qū)占用的扇區(qū)，這里CHS和LBA兩種尋址方式都可以看到：
（1）對(duì)于CHS尋址：系統(tǒng)保留分區(qū)從0柱面32磁頭的33號(hào)扇區(qū)開(kāi)始，到12柱面，223磁頭的19扇區(qū)截止。
（2）對(duì)于LBA尋址：系統(tǒng)保留分區(qū)的起始扇區(qū)編號(hào)為：32*63+33-1=2048，注意這里的CHS中扇區(qū)編號(hào)從1開(kāi)始，而LBA尋址里面扇區(qū)編號(hào)從0開(kāi)始。
到這兒，也可以回答@金色海洋（jyk）陽(yáng)光男孩 的第一個(gè)疑問(wèn)，C盤(pán)到底在硬盤(pán)的哪里：開(kāi)始于12柱面223磁頭20號(hào)扇區(qū)，結(jié)束于7649號(hào)柱面13號(hào)磁頭44號(hào)扇區(qū)。而且操作系統(tǒng)一般存儲(chǔ)于磁盤(pán)靠外面的磁道，據(jù)說(shuō)外道訪問(wèn)速度比內(nèi)道快，而操作系統(tǒng)文件又需要經(jīng)常訪問(wèn)到。
再來(lái)看上面的圖，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)問(wèn)題：
（1）系統(tǒng)保留分區(qū)從2048扇區(qū)開(kāi)始，那么前面的0~2047個(gè)扇區(qū)，相當(dāng)于1MB大小為什么沒(méi)有顯示出來(lái)，它們是干什么的用的？
（2）里面看到了擴(kuò)展分區(qū)下面掛載了E盤(pán)和F盤(pán)，當(dāng)然前面系統(tǒng)保留分區(qū)、C盤(pán)、D盤(pán)就是主分區(qū)了，他們有什么區(qū)別？
（3）擴(kuò)展分區(qū)結(jié)束于60801柱面，47磁頭46扇區(qū)，那么后面的扇區(qū)干什么用了？（備注：這里60801應(yīng)該為60800，因?yàn)橹媸菑?開(kāi)始編號(hào)的，因此可能是軟件的錯(cuò)誤，這里不就深究了）
下面簡(jiǎn)單說(shuō)一說(shuō)：
（1）對(duì)于問(wèn)題（1），前面有2048個(gè)扇區(qū)，其中第一個(gè)扇區(qū)，也就是0號(hào)柱面0號(hào)磁頭1號(hào)扇區(qū)（CHS尋址）或者0號(hào)扇區(qū)（LBA尋址），也稱為MBR區(qū)，共有512個(gè)字節(jié)，其中主引導(dǎo)記錄MBR占用446個(gè)字節(jié)，用來(lái)引導(dǎo)操作系統(tǒng)啟動(dòng)的，不詳細(xì)寫(xiě)了，有機(jī)會(huì)再介紹；磁盤(pán)分區(qū)表（DPT）占用64個(gè)字節(jié)，用來(lái)記錄各個(gè)分區(qū)的情況，例如C盤(pán)占哪些扇區(qū)、D盤(pán)占哪些扇區(qū)等等，我們發(fā)現(xiàn)它只有64個(gè)字節(jié)，可以分成4條記錄，一條記錄占16個(gè)字節(jié)，用來(lái)記錄一個(gè)分區(qū)的情況，因此只能有4個(gè)分區(qū)了，也就是4個(gè)主分區(qū)，如果想分更多的區(qū)，可以把其中一個(gè)主分區(qū)當(dāng)做擴(kuò)展分區(qū)，再擴(kuò)充出去幾個(gè)邏輯分區(qū)，幾個(gè)邏輯分區(qū)掛載在擴(kuò)展分區(qū)上面，因此擴(kuò)展分區(qū)也是主分區(qū)的一種，且只能有一個(gè)；最后兩個(gè)字節(jié)以55AA結(jié)尾；其他的2047個(gè)扇區(qū)一些空著，一些另做他用。（該部分內(nèi)容不詳細(xì)寫(xiě)了，要不文章又要太長(zhǎng)了）
（2）對(duì)于問(wèn)題（2）在上面文字中簡(jiǎn)單說(shuō)明了一下主分區(qū)和擴(kuò)展分區(qū)的區(qū)別。
（3）對(duì)于問(wèn)題（3）我也好奇怪，那些空間都去哪兒了？
備注：可以把磁盤(pán)按照扇區(qū)展開(kāi)，依次編號(hào)為0,1,2，……，然后分成幾部分：Part1，Part2，Part3，Part4，Part5，Part6，Part7其中Part2、Part3、Part4、Part5，Part6分別給了系統(tǒng)保留分區(qū)、C、D、E、F盤(pán)，Part1和Part7空出的空間另作他用，其中每一個(gè)Part里面各個(gè)扇區(qū)又是有些什么，里面存儲(chǔ)了哪些信息，也是值得思考的。
五、寫(xiě)入文件
分區(qū)講完了，我們來(lái)看看寫(xiě)入文件。往磁盤(pán)里面寫(xiě)入文件，是按照柱面、磁頭、扇區(qū)的順序來(lái)寫(xiě)的，例如先寫(xiě)第1個(gè)柱面、第1個(gè)磁頭、第1個(gè)扇區(qū)，然后寫(xiě)第1個(gè)柱面、第1個(gè)磁頭、第2個(gè)扇區(qū)，寫(xiě)完63個(gè)扇區(qū)后，再移動(dòng)到下面一個(gè)磁頭來(lái)寫(xiě)；當(dāng)寫(xiě)完一個(gè)柱面，再用后面的柱面。接下來(lái)假如往c盤(pán)寫(xiě)兩個(gè)文件a.txt,b.txt，他們一個(gè)占用了一個(gè)柱面，那么它們的扇區(qū)地址是緊緊挨著的且a.txt在前，b.txt再后，但是接下來(lái)就要發(fā)生一些事情：
（1）如果a.txt里面刪除內(nèi)容，那么占用空間減少，但是占用的空間還是1個(gè)柱面。
（2）如果a.txt里面增加內(nèi)容，那么一個(gè)柱面占不下了，而緊挨著它的柱面又被b.txt給占了，那么它會(huì)從其他柱面去找地方去放，然后在a.txt創(chuàng)建對(duì)新增內(nèi)容所在扇區(qū)的引用。
從（1）（2）可知，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，磁盤(pán)里面的碎片會(huì)越來(lái)越多，因此操作系統(tǒng)提供了碎片整理工具就是把這些空間整合的（當(dāng)然，對(duì)于SSD硬盤(pán)，因?yàn)閮?nèi)部結(jié)構(gòu)不同，不建議碎片整理，這里就不解釋了。），可以看看我的D盤(pán)里面空間利用，并不是連續(xù)的，如下圖：
備注：操作系統(tǒng)對(duì)文件的操作比這個(gè)要復(fù)雜些，例如刪除文件并不會(huì)實(shí)際從扇區(qū)里面刪除，否則各種恢復(fù)就無(wú)法恢復(fù)文件了，具體的可以去看操作系統(tǒng)知識(shí)了。
另外，我們平時(shí)有過(guò)這樣的體會(huì)：例如將D盤(pán)里面的一個(gè)大文件剪切到D盤(pán)的其他文件夾，速度很快，而剪切到其他盤(pán)符，速度就比較慢了，就是因?yàn)樵谕槐P(pán)符里面，剪切文件，實(shí)際上只是改變了文件的引用地址，并沒(méi)有改變文件實(shí)際的扇區(qū)地址，因此速度很快。這也給我們一個(gè)提示：以后磁盤(pán)分區(qū)沒(méi)必要分那么多了，分兩個(gè)就夠了，一個(gè)安裝系統(tǒng)，一個(gè)放一些數(shù)據(jù)文件，這樣移動(dòng)文件速度也快，當(dāng)然如果有別的用途，如安裝多操作系統(tǒng)等需要，就另當(dāng)別論了。
好了，就寫(xiě)這么多吧，從此再看到硬盤(pán)，是不是對(duì)它有了不一樣的認(rèn)識(shí)，寫(xiě)的有點(diǎn)兒亂，還請(qǐng)見(jiàn)諒。
（完）
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