Linux中磁盘分区——理论篇

Linux中磁盘分区——理论篇

现在主流的分区的方式有两种——MBR分区和GPT分区，本文将着重介绍MBR分区底层原理，及用相关命令验证相关原理

• Linux中磁盘分区理论篇
  • 为什么要对磁盘进行分区
  • MBR分区
    • 实现原理
    • MBR扇区组成
    • 分区规则
  • 实验
    • 查看磁盘MBR扇区数据
    • 修改MBR扇区数据

为什么要对磁盘进行分区

优化I/O性能

隔离系统和应用程序

实现磁盘空间的配额限制

同一磁盘可采用不同的文件系统

同一磁盘上可以安装多个操作系统

//当然，分区也会有若干缺点，这里忽略不计

MBR分区

MBR：Master Boot Record, MBR磁盘分区是一种使用最为广泛的分区结构，它应用于Windows系统平台，Linux系统平台和基于X86的UNIX等系统平台。

实现原理

使用位于磁盘的0号扇区（一扇区等于512字节），来表示整个磁盘的整体分区情况，整个0号扇区简称为MBR扇区。

从硬件角度讲，MBR分区是按柱面进行的，也就是说，磁盘上的同一柱面只能归于一个分区。但是，在CentOS 6.8上，同一柱面上的不同扇区可以属于不同分区。

MBR扇区组成

MBR扇区由引导代码、MBR分区表、MBR结束标志3部分构成，一共占用512个字节。

其中引导代码占用446个字节，MBR分区占用64个字节，MBR结束标志占用2个字节，MBR扇区一共占用512个字节。

引导代码：占MBR分区的前446字节，负责整个系统的启动。如果引导代码被破坏，系统将无法启动

MBR分区：占引导代码后面的64个字节，是整个硬盘的分区表。每个分区使用的字节为16个，所以这确定了MBR分区方式最多只有4个主分区（包含扩展分区在内）。

MBR结束标志：占用最后2个字节，一直为"55AA".

分区规则

1.一块磁盘上主分区和扩展分区的个数总和不能超过4个

2.一块磁盘上最多只能有1个扩展分区

3.扩展分区中可以创建逻辑分区，个数限制视磁盘类型而定

实验

注意：这些实验具有一定的破坏性，强烈建议不要在生产环境下操作，在虚拟机上操作上时，最好进行快照处理，以便于造成不可恢复性的操作时，可以使用快照功能将系统恢复到操作前的状态。

查看磁盘MBR扇区数据

hexdump /dev/sda -C -n 512
# hexdump命令可查看二进制文件，也可以直接查看硬盘数据
-C选项，以十六进制显示数据
-n选项，读取输入数据的字节个数

• 显示结果

...
000001d0  07 19 83 fe ff ff 00 48  06 00 00 00 80 02 00 fe  |.......H........|
000001e0  ff ff 83 fe ff ff 00 48  86 02 00 00 40 01 00 fe  |.......H....@...|
000001f0  ff ff 05 fe ff ff 00 48  c6 03 00 b8 39 15 55 aa  |.......H....9.U.|
00000200
# 最后几行的结果

• 显示结果倒数第二行，最后四个字母“55 aa”,可见MBR扇区最后两个字节为“55aa”. 可以将其修改，然后reboot（注：不要在生产环境下操作），机器就启动不了，可以通过救援模式将这两个字节修改为"55 aa".

修改MBR扇区数据

下面“破坏”mbr扇区数据

• 查看分区信息是否正常

[root@vathe ~]#fdisk -l

Disk /dev/sda: 214.7 GB, 214748364800 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 26108 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x000455a4

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sda1   *           1          26      204800   83  Linux
Partition 1 does not end on cylinder boundary.
/dev/sda2              26        2637    20971520   83  Linux
/dev/sda3            2637        3942    10485760   83  Linux
/dev/sda4            3942       26109   178052096    5  Extended
/dev/sda5            3943        4204     2097152   82  Linux swap / Solaris
/dev/sda6            4204       26109   175952896   83  Linux

Disk /dev/sdb: 10.7 GB, 10737418240 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 1305 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000

使用fdisk命令查看磁盘信息，fdisk命令是直接查询mbr分区表的信息

• 备份mbr分区信息

[root@vathe ~]#dd if=/dev/sda of=/tmp/mbr bs=1 count=512
512+0 records in
512+0 records out
512 bytes (512 B) copied, 0.00102281 s, 501 kB/s

读取/dev/sda设备中读取数据，并存储到/tmp/mbr文件中，块大小为1字节，数目为512个

• 修改mbr分区信息

[root@vathe ~]#dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1 count=512
512+0 records in
512+0 records out
512 bytes (512 B) copied, 0.0019455 s, 263 kB/s

把/dev/sda分区表的512个字节数据全部数据改为0

• 查看mbr分区信息

[root@vathe ~]#fdisk -l

Disk /dev/sda: 214.7 GB, 214748364800 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 26108 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000

Disk /dev/sdb: 10.7 GB, 10737418240 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 1305 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00000000
# 显示不出磁盘分区的具体信息了

• 修复磁盘分区信息

[root@vathe ~]#dd if=/tmp/mbr of=/dev/sda bs=1 count=512
512+0 records in
512+0 records out
512 bytes (512 B) copied, 0.0012424 s, 412 kB/s

理论篇到此就结束了，欢饮阅读下一篇实践篇