无忧启动论坛

标题: MBR分区常规概念的一般解释 [打印本页]

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-7 20:54
标题: MBR分区常规概念的一般解释
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-8 08:22 编辑

◇主引导扇区（MBR）和DPT：

位于硬盘首扇（0，0，1），唯一且位置不能改变，属于默认的隐藏扇区（一般为63个，其数量可变动）首扇。本扇区的前面主要保存MBR（硬盘的引导记录），本扇区的后面还附有DPT（硬盘主分区表）。

在本扇区结构正常下重写MBR（Fdisk/MBR），不会破坏DPT，若55AA标志错误，则全部重写（DPT会被清除）。为保护分区表（DPT）数据，需要先修复55AA标志，才能进行此操作。

◇虚拟MBR（EBR）和EPT：

EBR（Extended MBR），相当于各扩展逻辑分区的MBR，也就是大家一般认为的分区表扇区。它位于各逻辑分区之首，即默认的隐藏扇区（其数量可改动）首扇（X柱，0磁，1扇）。但如果分区进行了“4K对齐”，其磁头和扇区的位置就不再固定。

EBR与MBR不同的是，它没有引导部分，只有分区表（EPT）。EPT与DPT结构和位置一样，都有四个分区项，共64字节，每项各16字节，后两项常不用；都自01BEH开始，到55AA终止。

◇分区引导扇区（PBR）：

即DBR或OBR（属系统盘的PBR），和EBR（ Extended Boot Record，属非系统盘的PBR），一般位于隐藏扇区后的（X，1，1）。但分区在“4K对齐”后，其磁头和扇区的位置就不再固定。为各分区的逻辑零扇，或DOS零扇区（OS可直接访问的第一个扇区）。除分区相关数据不同外，系统盘的PBR引导代码，也是不同于非系统盘的PBR。

PBR起引导系统或分区的作用，扇区开头常带有FAT32、NTFS之类的字符串，扇区的末尾，也有55AA结束标志。

对于分区来讲，PBR所包含的分区信息，比分区表中的更完整和重要。

分区表如果丢失，若PBR或其备份还在的话，是完全可以根据PBR中的内容，以及PBR与分区表的默认间距，以此来手工重建分区表，最终达到恢复分区的目的。

PBR大小（保留扇区即reserved sector数量）：

FAT16：PBR保留扇区，默认为1扇。后面直接跟FAT1表。
FAT32：PBR保留扇区为32个，实际只用逻辑0扇区一个。
NTFS：PBR保留扇区为16个（为$Boot文件占据），默认为1扇（逻辑0扇）。

PBR备份和恢复：

FAT32分区的DOS逻辑扇区6，为格式化产生的PBR的备份。
NTFS在其分区最后一扇上，备份了PBR。PBR中标明的分区扇区数，与分区表中的相比要少一个扇区（PBR中不计算此备份扇区）。
恢复时，只需将备份扇区的内容复制到PBR位置即可。
在0柱0磁2扇（MBR的下一扇区），可以备份MBR。当MBR出错时，把它复制、粘贴到MBR扇区，可以恢复原来的MBR。PBR（DBR）前的空白隐藏扇区，都可以用来备份或存文件。

◇55AA标志：

引导扇区或分区表扇区的最末，都有55AA结束标志。

在WinHex中进行55AA的十六进制搜索，可筛选出分区表扇区和引导扇区。方法：打开相应磁盘，搜索16进制值：55AA，偏移：512＝510（55AA为扇区的最后两字节）。

◇分区的数据结构：

FAT分区的数据结构，一般包括：PBR及其备份，FAT，DIR和DATA（只是用户数据）。

NTFS分区的数据结构，一般包括：PBR及其备份，MFT及其备份，DATA（包含系统文件）。

◇MBR、EBR和PBR小结：

MBR或EBR扇区，包括一个引导部分（EBR中已省略）和一个分区表（DPT或EPT），在分区建立时，就已产生。与之配合的PBR（DBR或OBR、EBR），它是在分区高级格式化后产生的。
它们都起引导（系统或分区）作用，都以55AA终止。

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-7 20:59
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-8 08:23 编辑

MBR硬盘的启动：

BIOS启动后，读取硬盘MBR，将控制权交出，由MBR寻找活动的分区，由分区的BOOTLOAD引导加载OS启动。

启动顺序为：BIOS →MBR →DPT →DBR →OS files。

具体过程如下：

1.开机，BIOS加电自检（POST)。

2硬盘启动，读取硬盘固件程序（不能读取，或机器自检缓慢，显示”Detecting IDE drives…”，则硬盘不被BIOS识别）。

3.将MBR读入内存，检查此扇区的55AA标志（若没有，则尝试其它启动介质。没有其它启动介质，则显示“No ROM BASIC”，然后死机，表示BIOS没有找到启动扇区，只能运行ROM BASIC程序，但现在的兼容机基本上没有了此程序，就会出现此提示）。

4.然后，BIOS把启动过程交由MBR中的引导程序控制。

5．MBR在DPT中搜索80标志，寻找到活动分区（如果发现没有活动分区或有不止一个活动分区，则转为停止，出现“Invalid Partition Table”的提示）。
注：当MBR扇区没有55AA或80标志时，现在提示的可能是：“Reboot and Select proper Boot dcvice or Insert Boot Media in selected Boot device and press a key ”。

6.将DBR读入内存，检查此扇区的55AA标志（没有则显示“Missing Operating System”，然后停止，或尝试软盘启动；有的则只是光标不停闪烁，表示错误，进入无穷循环）。

7. 寻找C盘根目录下ntldr(XP)/bootmgr(win7 win8 Vista)/grldr(Grub)/btldr.mbr(Boot Link)/ ghldr（一键Ghost）等可用于引导的程序，启动系统。

win7的启动过程概括为：BIOS →MBR →DPT →PBR →bootmgr →BCD →Winload.exe →内核加载 →整个win7系统。

win7找到bootmgr后， bootmgr就读取\Boot\BCD（Boot Configuration Data）文件（相当于xp下的boot.ini）。选择启动Win7（有多个系统情况下）后，bootmgr就会去启动盘寻找WINDOWS\system32\winload.exe，让winload.exe加载win7内核，从而启动整个win7系统。

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-7 21:13
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-14 09:37 编辑

分区表链接：

分区表链接可以表示为（假设D盘为第一扩展分区）：
主分区表（DPT，C盘分区表） —— 第一扩展分区表（EPT1，D盘分区表） —— 第二扩展分区表（EPT2，E盘分区表） —— 第三扩展分区表（EPT3，F盘分区表）……

分区表的大致结构：
第一分区项：保存本分区的DOS分区数据，用于读取本分区。
第二分区项：保存下分区含隐藏扇区的分区数据，与下分区的第一分区项相应。

硬盘的分区类型有主分区和扩展分区，分区表类型有DPT和EPT。

主分区项和扩展分区项：
综合起来看，两分区项的DPT和EPT的结构和作用完全一样。一般的情况下，我们都可以把它们的第一分区项视为主分区的分区项，而把第二分区项看成是扩展分区的分区项。
第一分区项，一般直接为系统所用；第二分区项，为系统寻找下一分区所用；而分区表所在的隐藏扇区，则为衔接上下分区而存在。

2016-03-07_211216.png (139.83 KB, 下载次数: 138)

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-7 21:21
分区表链接的简单示意图：

分区表.jpg (62.48 KB, 下载次数: 114)

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-7 21:25

分区表的定位：

第二分区项的9－12字节，是分区表定位的关键，它标明了各EPT的相对扇区地址。

根据下图可以得出：
EPT1的LBA绝对地址＝DPT的第二表项9－12字节的十进制数。
EPT2的LBA绝对地址＝上一分区表第二表项9－12字节的十进制数＋ DPT的第二表项9－12字节的十进制数。
EPT3的LBA绝对地址＝上一分区表第二表项9－12字节的十进制数＋ DPT的第二表项9－12字节的十进制数。
……
以扩展主分区表（EPT1）作标杆，可以方便的找到各逻辑分区表所在扇区地址。

用分区表LAB绝对地址号＋63，一般即可找到该分区的DOS首扇（分区间无空闲扇区下）。
各分区尾扇，一般也可用后一分区表LBA绝对地址号－1找到（分区间无空闲扇区下）。

2016-03-07_212317.png (6.08 KB, 下载次数: 107)

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-8 08:19
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-8 08:55 编辑


   DPT保存了所有主分区（含扩展分区）的分区参数，主分区（包括C分区）都没有单独分区表。所有主分区（扩展分区除外）的分区项，都与活动分区（不一定是C：）的分区项含义一样。因为这些主分区，只需要在DPT中有一个分区项即可，DPT中扩展分区的分区项才是链接下分区的。

   假如有更多的主分区，其分区项的9－12字节数，含义是同活动分区项（如上面的3F 00 00 00处）的，是DPT与此主分区启动扇区DBR（而不是分区表）的间隔值（此DBR的LBA绝对地址），是此主分区前含隐藏扇区和未分区扇区的扇区总数。

分区的一般使用原则：

•DPT中，主分区和扩展分区的分区项排列顺序，与它们在硬盘中的物理顺序是一样的。

•DPT中，C盘一定占据第一个分区项，但C盘不一定是活动分区或主分区。C盘也可作为扩展分区，那样的话，除第一分区项（含义同扩展分区项）外，C盘还会有单独的EPT1。

•硬盘可以没有或只有扩展分区（所有扩展逻辑分区必须是前后连在一起的）。

•只有主分区（位置可在扩展分区的前后）才能作为活动分区，才能启动系统。无活动分区的话，硬盘上的系统都不能启动。硬盘的主分区，可以都不设为活动分区。

•活动主分区上不必一定要有系统，但必须有引导文件，各逻辑分区上可以安装多个系统。

一键还原精灵所产生的隐藏主分区，位于硬盘最后位置。想把它变成逻辑分区，一般的格式化可能无能为力。这时，只须将它在DPT中相应的分区项删除，再格式化即可。

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-8 08:29
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-8 08:31 编辑

隐藏扇区（Hidden Sector）：

硬盘上有几块空间，是被默认隐藏的：即硬盘最前面和每个逻辑分区前面。每块一般为63扇（下图绿色所示）。其首扇都保存有一个分区表，Windows系统不能读写。

除硬盘最前必须有默认的隐藏扇区外，不管位置如何，非逻辑分区(其他主分区)前都没有默认隐藏扇区。

因为采用“4K对齐”技术（高级格式化时，将硬盘扇区对齐到8的整数倍个扇区），分区前
默认的隐藏扇区数量，也可以是64扇、2048扇（1M）或4096扇（2M）等。

2016-03-08_082748.png (21.58 KB, 下载次数: 114)

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-8 08:35
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-8 08:40 编辑

分区的转换：

主分区转逻辑分区：单个的主分区大都可以转换为逻辑分区。有多个（两个或三个）连续的主分区，一般则只有与扩展分区相邻的主分区才可以转换。

分区转换时，改不改变分区的起始位置，对转换成功与否很关键。在转换时能自由改变分区的起始位置的分区软件，则很容易成功转换。

但DiskGenius在默认下，被转换主分区是不改变分区起止位置的。那么，用DiskGenius转换，主分区前有没有未分区扇区或隐藏扇区（如C盘前面），则成为了转换的关键。
因为与扩展分区相邻的主分区（无默认隐藏扇区）前面若没有未分区扇区，要转换为逻辑分区，则缺少形成默认隐藏扇区（63扇）的空间，新的EPT不能产生，所以就不能转换。
比如，按柱面分区的主分区的DOS首扇是（X，0，1），而它的前一主分区的尾扇为（X 254 63），是首尾相接的，中间就没有未分区扇区。

用DiskGenius进行转换，主分区是否进行过“4K对齐”，对转换的影响也很大。

进行过“4K对齐”的多个连续主分区（包括逻辑分区）间，大多是没有未分区的扇区的（同按柱面的分区方法一样）。只不过与非“4K对齐”的分区间，有可能存在一些未分区的扇区。

逻辑分区转主分区：第一个逻辑分区和最后一个逻辑分区，可以直接转换为主分区。

在普通使用中，逻辑分区数是不会遭遇限制的，而主分区（含扩展分区）数则不能超过四个，否则会提示不能保存分区表，并要求删除某些主分区，才能保存分区表。

作者: 2267981144 时间: 2016-3-8 11:09
感謝分享這麼有用的知識！

作者: 詹姆斯草 时间: 2016-3-8 17:25
支持！

论坛还是比较缺乏这种原理和知识性的帖子，虽然在网上或许都能搜索到，但作为专业的论坛，这方面的归纳和总结觉得还是必要的。论坛操作性的教程太多，理论和知识型的东西少了些，有些操作会让初学者摸不着头脑，丧失了进一步学习的兴趣

作者: haijie1223 时间: 2016-3-8 19:42
楼主对硬盘分区结构看来有一定的研究~

作者: abc2016 时间: 2016-3-8 22:28
很好很详细，LZ再来个gPt

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-9 07:03
本帖最后由 ypjbliop 于 2016-3-9 21:53 编辑

可以的

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-9 21:44

DPT详解：

2016-03-09_213948.png (160.62 KB, 下载次数: 104)

2016-03-09_214010.png (22.57 KB, 下载次数: 103)

2016-03-09_214050.png (23.18 KB, 下载次数: 110)

2016-03-09_214135.png (29.51 KB, 下载次数: 99)

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-9 21:47

D盘分区表含义：
00 01 C1 FF 07 FE FF FF 3F 00 00 00 60 0F 40 11
00 00 C1 FF 0F FE FF FF 9F 0F 40 11 F3 43 C0 08 … 55AA
解释如下：
① 两分区项开头的00，表示D、E盘都不是活动分区。
② 两分区项的2－4字节(01 C1 FF)，D盘逻辑零扇和E盘隐藏扇区首扇，此数无意义。
③ 两分区项第5字节（07和0F），分区类型，D为NTFS，E是WIN95扩展区（大于8GB）。
④ 两分区项的6－8字节(FE FF FF)，是两盘尾扇的CHS地址，此数无意义。
⑤ 两分区项的9－12字节（紫色标注），前项为D盘EPT同D盘EBR的间隔数（为63扇），后项为E盘EPT同D盘EPT（第一扩展分区表）的间隔数（为289410975扇）。
⑥ 两分区项的13－16字节（深绿标注），前项为D盘DOS扇区数（为289410912扇），后项为E盘扇区总数（为146818035扇）。
第二扩展分区表（EPT2，此处即E盘分区表，参见上图），结构、含义和作用与D盘分区表相同，其上链D表，下链F表。之后的扩展（逻辑）分区表，均与此相似。

2016-03-09_214626.png (207.69 KB, 下载次数: 129)

2016-03-09_214446.png (10.42 KB, 下载次数: 116)

作者: ypjbliop 时间: 2016-3-9 21:52

分区表的寻找实例：

2016-03-09_214818.png (336.65 KB, 下载次数: 111)

2016-03-09_214848.png (188.61 KB, 下载次数: 108)

2016-03-09_214906.png (199.53 KB, 下载次数: 110)

2016-03-09_214929.png (188.99 KB, 下载次数: 137)

欢迎光临无忧启动论坛 (http://wuyou.net/)