鸟哥的linux私房菜 - 第三章 主机规划与磁盘分区

各硬件装置在linux中的文件名

在linux系统中，每个装置都被当成一个档案来对待。

常见的装置与其在linux中的档名：

磁盘分区

磁盘链接的方式与装置文件名的关系

个人计算机常见的磁盘接口有两种：IDE接口、SATA接口（主流）。

IDE接口：通常主机提供两个IDE接口，一个IDE扁平电缆可以链接两个IDE装置，因此最多可以接到4个IDE装置。两个IDE接口通常被称为IDE1（primary）和IDE2（secondary），每条扁平电缆上面的IDE装置可以被区分为Master和Slave。

SATA接口：由于SATA/USB/SCSI等磁盘接口使用SCSI模块来驱动，因此这些接口的磁盘装置文件名都是/dev/sd[a-p]的格式。但是SATA/USB接口的磁盘根本就没有一定的顺序，要根据linux可信侦测到磁盘的顺序来决定装置文件名。

磁盘的组成

磁盘主要组成：磁盘盘、机械手臂、磁盘读取头、主轴马达。数据写在磁盘盘上。磁盘盘细分处扇区（Sector）和磁柱（Cylinder），其中扇区每个为512bytes。

整颗磁盘的第一个扇区特别重要，因为它主要记录了两个重要信息：

a. 主要启动记录区（Master Boot Record， MBR）：可以安装开机管理程序的地方，有446bytes。系统开机时主动读取这个区块的内容，系统才知道程序放在哪里且该如何开机。

b. 分割表（partion table）：记录整颗磁盘分割的状态，有64bytes。必须对硬盘进行分割，这样硬盘才能使用。

磁盘分区表（partion table）

[开始磁柱与结束磁柱]是文件系统的最小单位，也是分割槽的最小单位。在分割表64bytes中，总共分为四组记录区，每组记录区记录了该区段的启示与结束磁柱号码。

由于分割表只有64bytes，最多只能容纳4笔分割的记录，这4个分割记录被称为主要（primary）和延伸（extended）分隔槽。归纳：

a. 所谓的[分割]只是对那64bytes的分割表进行设定

b. 硬盘默认的分割表仅能写入4组分割信息

c. 这4组分割信息我们成为主要（Primary）或延伸（Extended）分隔槽

d. 分割槽的最小单位为磁柱（Cylinder）

e. 当系统写入磁盘时，一定会参考磁盘分区表，才能针对某个分割槽进行数据的处理

为什么要进行分割？

a. 数据的安全性：每个分割槽的数据是分开的。

b. 系统的效能：提高数据读取的速度。

在windows/linux系统中，通过延伸分割来分割出更多的分割槽。延伸分割的思路：既然第一个扇区所在的分割槽只能记录4笔数据，那可否利用额外的扇区来记录更多的分割信息。

延伸分割的目的是使用额外的扇区来记录分割信息，延伸分割本身并不能拿来格式化。我们可以透过延伸分割所指向的那个区块继续作分割的记录。延伸分割切出来的分割槽，称为逻辑分割槽（logical partion）。

主要分割/延伸分割与逻辑分割的特性：

a. 主要分割与延伸分割最多可以有4笔（硬盘的限制）

b. 延伸分割最多只能有一个（操作系统的限制）

c.逻辑分隔是由延伸分割持续切割出来的分割槽

d.能够被格式化后，作为数据存取的分割槽为主要分割和逻辑分隔。延伸分割不能被格式化

e.逻辑分隔的数量根据操作系统的不同而不同，在linux系统中，IDE硬盘最多有59个逻辑分隔（5号到63号），SATA硬盘则有11个逻辑分隔（5号到15号）

开机流程与主要启动记录区（MBR）

BIOS与CMOS，CMOS是记录各项硬件参数且嵌入在主板上的存储器，BIOS则是写入到主板上的一个韧体（韧体就是写入到硬件上的一个软件程序）。BIOS是开机时计算机系统主动执行的第一个程序。

接下来BIOS会分析计算机里有哪些存储设备，我们以硬盘为例，BIOS根据使用者的设定去取得能够开机的硬盘，并且到该硬盘里去读取第一扇区的MBR位置。MBR这个仅有446bytes的硬盘容量里面会放置最基本的开机管理程序，此时BIOS任务完成，接下来就是MBR内的开机管理程序的工作。

开机管理程序的目的：加载（load）核心档案。由于开机管理程序是操作系统在安装的时候所提供的，所以它会认识硬盘内文件系统格式，因此就能够读取核心档案，接下来核心档案工作，开机管理程序任务完成，之后就是操作系统的任务。

简单来说，整个开机流程到操作系统之前的工作：

a. BIOS：开机主动执行的韧体，会认识第一个可开机的装置；

b. MBR：第一个可开机装置的第一个扇区内主要启动记录区块，内含开机管理程序；

c. 开机管理程序（boot loader）：一支可读取核心档案来执行的软件；

d. 核心档案：开始操作系统的功能...

BIOS与MBR都是硬件本身会支持的功能，至于boot loader则是操作系统安装在MBR上的一套软件。由于MBR仅有446bytes，因此开机管理程序非常小而美。boot loader的主要任务：

a. 提供选单：用户可以选择不同的开机项目，这也是多重引导的重要功能；

b. 载入核心档案：直接指向可开机的程序区段来开始操作系统；

c. 转交其他loader：将开机管理功能转交给其他loader负责。

第三点表示你的计算机系统里面可能有两个以上的开机管理程序。开机管理程序除了可以安装在MBR外，还可以安装在每个分割槽的启动扇区（boot sector），这个特色才能造就[多重引导]的功能。

在上图中我们可以发现，MBR的开机管理程序提供两个选单，选单一(M1)可以直接加载Windows的核心档案来开机； 选单二(M2)则是将开机管理工作交给第二个分割槽的启动扇区(boot sector)。当使用者在开机时选择选单二时， 那举整个开机管理工作就会交给第二分割槽的开机管理程序了。 当第二个开机管理程序启动后，该开机管理程序内(上图中)仅有一个开机选单，因此就能够使用Linux的核心档案来开机。 这就是多重引导的工作情况。

我们将上图作个总结：

a. 每个分割槽都拥有自己的启动扇区(boot sector)

b. 图中的系统槽为第一及第二分割槽，

c. 实际可开机的核心档案是放置到各分割槽内的！

d.loader叧会认识自己的系统槽内的可开机核心档案，以及其他loader而已；

e. 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。

为什么常常说：『如果要安装多重引导， 最好先安装Windows再安装Linux』呢？这是因为：

a. Linux在安装的时候，你可以选择将开机管理程序安装在MBR或各别分割槽的启动扇区， 而且Linux的loader可以手动设定选单(就是上图的M1, M2...)，所以你可以在Linux的boot loader里面加入Windows开机的选项；

b. 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扇区，你没有选择的机会， 而且他没有让我们自己选择选单的功能。

因此，如果先安装Linux再安装Windows的话，那MBR的开机管理程序就只会有Windows的项目，而丌会有Linux的项目 (因为原本在MBR内的Linux的开机管理程序就会被覆盖掉)。 那需要重新安装Linux一次吗？当然不需要，你只要用尽各种方法来处理MBR的内容即可。 例如利用全中文的spfdisk(http://spfdisk.sourceforge.net/)软件来安装认识Windows/Linux的管理程序， 也能够利用Linux的救援模式来挽救MBR即可。

Linux安装模式下，磁盘分区的选择（极重要）

目录树结构（directory tree）

目录树就是以根目录为主，然后向下呈现分支状的目录结构的一种档案架构。所有档案都与目录树有关。

文件系统与目录树的关系（挂载mount）

挂载就是利用一个目录当成进入点，将磁盘分区的数据放置在该目录下。也就是说，进入该目录就可以读取该分割槽的意思。这个工作称为挂载，那个进入点的目录称为挂载点。由于整个Linux系统最重要的是根目录，因此根目录一定需要挂载到某个分割槽的。至于其他目录则可根据用户的需求挂载到不同的分割槽。

判断某个档案在那个partition底下是很简单，透过反向追踪即可。以上图来说， 当我想要知道/home/vbird/test这个档案在那个partition时，由test --> vbird --> home --> /，看那个『进入点』先被查到那就是使用的进入点了。 所以test使用的是/home这个进入点而不是/。