老式磁盘,它是由一个个盘片组成的,我们先从个盘片结构讲起。如图1所示,图中的一圈圈灰色同心圆为一条条磁道,从圆心向外画直线,可以将磁道划分为若干个弧段,每个磁道上一个弧段被称之为一个扇区(图中绿色部分)。扇区是磁盘的最小组成单元,通常是512字节。
图1 老式磁盘一个盘片的结构
图2展示了由一个个盘片组成的磁盘立体结构,一个盘片上下两面都是可读写的,图中蓝色部分叫柱面(cylinder)。
图2 老式磁盘的整体结构
以上文字和图片出自:http://www.cnblogs.com/joydinghappy/archive/2012/05/21/2511948.html ,我觉得图片和文字非常清楚和容易理解。
下面给出磁盘的几个概念:
1、磁头(Head):硬盘的盘体是由多个盘片重叠在一起构成的。硬盘“磁面”的概念与软盘类似,它是指一个盘片的两个面,每个盘片有上下两个磁面。在硬盘中,一个磁面对应一个读写磁头,所以,一般来说在对硬盘进行读写操作时,不再称磁面0、磁面1、磁面2,而是称磁头0、磁头1、磁头2。
2、磁道(Track):磁盘在格式化时会划分成许多同心圆,其同心圆轨迹称为磁道。
3、 柱面(Cylinder):由于硬盘的盘体是由多个盘片重叠在一起构成,每个盘片的每个面都被划分成不同半径的同心圆磁道,整个盘体中所有磁面的半径相同的同心磁道就称为“柱面”。
4、扇区(Sector):如果将每一个磁道视为一个圆环,再把该圆环等分成若干个扇形小区,该等分的小区就是磁盘存取数据的最基本的单位“扇区”。
硬盘在存储数据之前,一般需经过低级格式化、分区、高级格式化这三个步骤之后才能使用。其作用是在物理硬盘上建立一定的数据逻辑结构。
下面给出三个步骤的作用及相关的概念。并在最后以创建虚拟磁盘的过程具体地显示一下这三个步骤。
1.低级格式化(物理格式化):它的作用是检测硬盘磁介质,划分磁道,为每个磁道划分扇区,并根据用户选定的交叉因子安排扇区在磁道中的排列顺序等。
2.分区:一块硬盘,就是所有容量都划分给一个分区,也要显式的进行这个操作来指定。所以,对硬盘做完低级格式化后,必须进行分区操作,通过分区来完成主引导记录的写入。也正是这个原因,很多独立发行的低级格式化软件,也同时是一个分区软件,可以完成硬盘分区功能。
3.高级格式化(逻辑格式化):通过格式化处理来为硬盘建立引导区(BOOT),文件分配表(FAT)和数据存储区(DATA)(这是FAT文件系统),只有格式化以后,硬盘才能在电脑中正常使用。这是因为各种操作系统都必须按照一定的方式来管理磁盘,而只有格式化才能使磁盘的结构能被操作系统认识。
>>基本分区、扩展分区与逻辑分区:
1)基本分区:基本分区(主分区)是物理磁盘中可以被标记为激活,并且被系统用来启动计算机的磁盘分区。
2)扩展分区:扩展分区是为了突破一个硬盘上只能有4个分区的限制而制定的,一个硬盘只能有一个扩展分区。
3)逻辑分区:扩展分区是不能直接用的,他是以逻辑分区的方式来使用的,所以说扩展分区可分成若干逻辑分区。他们的关系是包含的关系,所有的逻辑分区都是扩展分区的一部分 。
实际上在早期的硬盘分区中并没有主分区、扩展分区和逻辑分区的概念,每个分区的类型都是现在所称的主分区。在MBR分区模式中,硬盘只能分4个分区,而4个分区肯定不够用,所以就催生了扩展分区和逻辑分区的概念,而之前的分区类型便起名为主分区了。
>>为什么(主分区+扩展分区)最多只能有4个?
这是MBR决定的,由于硬盘的主引导记录中仅仅为分区表保留了64个字节的存储空间,而每个分区的参数占据16个字节,故主引导扇区中总计只能存储4个分区的数据。也就是说,一块物理硬盘只能划分为4个主分区磁盘。
如下图,我在虚拟机中进行试验,进行分区。结果如下(磁盘0由3个主分区+1个扩展分区组成)
>>卷集:
卷集是将一个或多个物理硬盘上的未格式化的*空间组合成一个逻辑卷,做为一个整体来访问,为其分配一个盘符,就像一个单独的分区一样来格式化和存储数据。
“卷”的概念在FAT中引入时,支持将一个物理磁盘分成4个逻辑磁盘,每个逻辑磁盘就是一个卷(也称为分区),也就是说每个卷都是一个能够被单独格式化和使用的逻辑单元,供文件系统分配空间时使用。一个卷中包含了文件系统信息、一组文件以及空闲空间。每个卷都专门划出一个单独区域来存放自己的目录和FAT表,以及自己的逻辑驱动器字母。
卷是Windows系统的一种磁盘管理方式,目的是把硬盘空间从物理硬盘的管理方式中跳出来,进行更方便的统一管理分配。比如我们有一个8GB的硬盘和一个20GB的硬盘,想要分成一个12GB和一个16GB的两个逻辑盘,用物理分区的方式就没法做到,但用卷来管理就可以做到。
>>分区与卷的区别:
硬盘有好多种工作模式,其中在普通的模式下运行时,专业上将它称为“基本磁盘”,通常家庭计算机里的硬盘都是运行在“基本磁盘”模式(如下图win7磁盘管理窗口中所示),在这种模式下,卷与分区没有根本的区别,你尽可以认为一个卷就是一个分区,这种卷在专业上称之为简单卷。
分区和卷的区别在于,磁盘类型有基本磁盘和动态磁盘。卷只能在动态磁盘中,且有五种,分别叫简单卷、跨区卷、带区卷、镜像卷和 RAID-5 卷,每种卷之间存在很大的差异,而分区只能在基本磁盘中,虽然有三种称呼,主分区,扩展分区,逻辑分区,但是他们没有太大的差异,不过由于分区和简单卷比较相似,所以Windows 7以后,将分区和简单卷都标记为了简单卷(所以在win7中给可用空间分区也就是新建简单卷)。
>>基本磁盘和动态磁盘:
“基本磁盘”非常常见,我们平时使用的磁盘类型基本上都是“基本磁盘”。“基本磁盘”受26个英文字母的限制,也就是说磁盘的盘符只能是26个英文字母中的一个。因为A、B已经被软驱占用,实际上磁盘可用的盘符只有C~Z 24个。另外,在“基本磁盘”上只能建立四个主分区(注意是主分区,而不是扩展分区);
另一种磁盘类型是“动态磁盘”。“动态磁盘”不受26个英文字母的限制,它是用“卷”来命名的。“动态磁盘”的最大优点是可以将磁盘容量扩展到非邻近的磁盘空间。正是这个特点可以帮助我们解决上面的那个问题。
>>磁盘的数据组织结构:
首先是MBR,然后是各个分区。每个分区在高级格式化的时候建立文件系统,不同文件系统,各个分区内部组织结构不同。如FAT的结构如下:
>>创建虚拟磁盘
1)右键计算机-->管理-->右键磁盘管理-->创建vhd-->初始化磁盘(低级格式化)
2)分区
3)高级格式化
重复以上步骤,多个分区,结果如下: