Linux中磁盘分区详解

蓝鸟云 2017-10-29

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@linuxidc ~]#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@linuxidc ~]#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@linuxidc ~]#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@linuxidc ~]#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@linuxidc ~]#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

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