系统引导过程及硬盘分区结构

1、、系统引导过程简介 系统引导过程主要由以下几个步骤组成(以硬盘启动为例)1、开机；2、 BIOS 加电自检(POST-Power On Self Test),内存地址为 0fff:0000;3、 将硬盘第一个扇区(0头0道1扇区,也就是Boot Sector)读入内存地址0000:7c00处；4、检查(WORD)0000:7dfe是否等于0 xaa55.若不等于则转去尝试其他介质；如果没有其他启动 介质,则显示”No ROM BASIC”，然后死机；5、跳转到0000:7c00处执行MBR中的程序；6、MBR先将自己复制到0000:0600处,然后继续执行；7、在主分区表中搜索标志为活动的分区

2、.如果发现没有活动分区或者不止一个活动分区，则停止;8、将活动分区的第一个扇区读入内存地址0000:7c00处；9、 检查(WORD)0000:7dfe 是否等于 0 xaa55,若不等于则显示 “Missing Operating System”，然 后停止，或尝试软盘启动；10、跳转到0000:7c00处继续执行特定系统的启动程序；11、启动系统.以上步骤中(2),(3),(4),(5)步由BIOS的引导程序完成;(6),(7),(,(9),(10)步由MBR中的引导程序 完成.一般多系统引导程序(如Smart Boot Manager, BootStar, PQBoot等)都是将标准主引

3、导记录替 换成自己的引导程序，在运行系统启动程序之前让用户选择想要启动的分区.而某些系统自带的 多系统引导程序(如LILO,NT Loader等)则可以将自己的引导程序放在系统所处分区的第一个扇 区中，在Linux中即为两个扇区的SuperBlock.注：以上步骤中使用的是标准的MBR,多系统引导程序的引导过程与此不同.二、硬盘结构及参数3D 参数(Disk Geometry):CHS(Cylinder/Head/Sector) C-Cylinder 柱面数表示硬盘每面盘片上有 几条磁道,最大为1024(用10个二进制位存储);H-Head磁头数表示硬盘总共有几个磁头，也就是 几面盘片,最大为

4、256(用8个二进制位存储);S-Sector扇区数表示每条磁道上有几个扇区，最大为 63(用6个二进制位存储).1、引导扇区Boot Sector 组成Boot Sector 也就是硬盘的第一个扇区，它由 MBR(Master Boot Record), DPT(Disk Partition Table)和Boot Record ID三部分组成.MBR又称为主引导记录，占用Boot Sector的前446个 字节(00 x1BD),存放系统主引导程序(它负责从活动分区中装载并且运行系统引导程序).DPT即 主分区表占用64个字节(0 x1BE0 x1FD),记录磁盘的基本分区信息.主分区表分

5、为四个分区项，每 项16个字节，分别记录每个主分区的信息(因此最多可以有四个主分区).Boot Record ID即引导 区标记占用两个字节（0 x1FE0 x1FF）,对于合法引导区,它等于0 xaa55,这是判别引导区是否合法 的标志）.Boot Secor具体结构如图：000001BD01BE01CD01CE01DD01DE01ED01EE01FDIvhster Boot Rjec ord主躯跻翎宇节J分区信息1（16字节）分区信息阳自字节）分区信息3字节）分区信息理脩字节）01 Fe01FF55aa2、分区表结构简介分区表由四个分区项构成，每一项结构如下：BYTE State:分区状态

6、,0=未激活,0 x80=激活（注意此项）;BYTE StartHead:分区起始磁头号；WORD StartSC:分区起始扇区和柱面号，底字节的底6位为扇区号,高2位为柱面号的第9,10位, 高字节为柱面号的低8位；BYTE Type:分区类型,如0 x0B=FAT32,0 x83=Linux等,00表示此项未用；BYTE EndHead:分区结束磁头号；WORD EndSC:分区结束扇区和柱面号，定义同前；DWORD Relative:在线性寻址方式下的分区相对扇区地址（对于基本分区即为绝对地址）;DWORD Sectors:分区大小（总扇区数）.在DOS或Windows系统下，基本分区必

7、须以柱面为单位划分（Sectors*Heads个扇区）,如对于CHS 为 764/256/63 的硬盘，分区的最小尺寸为 256*63*512/1048576=7.875MB.由于硬盘的第一个扇区已经被引导扇区占用，所以一般来说，硬盘的第一个磁道（0头0道）的其余 62个扇区是不会被分区占用的.某些分区软件甚至将第一个柱面全部空出来.扩展分区结构如图:主i，展分区扩展:分E表剧Z项渔项N谡辑盘1（同沏临5）扩展分区2T扩展/ 项 1：:泥项9-逻辑盘 英板血蝴）扩展分区3!扩展分区表渔项刽Z项9以上内容是一些概念性的说明，用我的简单的语言简化描述如下（只针对新手，不必计较是否严 谨准确）系统启

8、动过程是：加电先运行BIOS，BIOS随后把控制权交给MBR，MBR决定从哪个分区上 继续引导。引导分区的首扇区可能是另一个引导程序，这个程序可以更进一步决定如何引导系统 并且引导。通常我们只用Windows的时候，MBR按照标准的方式找到windows分区并且引导该分区将控 制权交给NTLdr （不包含win98及更早的windows，那时候的系统不用ntldr）， NTLdr来引导 windowso如果你多个windows共存安装，安装程序会自动在ntldr配置中增加引导项。（建议第一个分区使用FAT32，可安装DOS/Windows各版本，不建议使用NTFS格式分区， 原因是一但系统出问

9、题NTFS的读写限制远比FAT32多，不利于解决问题）如果我们多系统共存安装，每一个操作系统都可能会安装引导程序。常见的是linux的GRUB， 其他系统概念上一样，都有自己的类似的引导程序，windows是ntldr。不同的是，安装windows 时windows总是/并且不提示、没有其他选择地覆盖MBR并将自己的分区设置成活动分区用 ntldr启动。一般linux或者bsd等系统可以选择安装引导程序到mbr /安装引导程序到自己分区的首扇区/不安装。基于以上原因，通常安装于MBR的引导程序只有一个，不同linux共存安装时GRUB可以选择 合并引导菜单的方式安装于MBR。所以，可以适当选择

10、安装顺序并且选择一个主引导程序。如 果你对以上内容有准确理解，那么安装顺序并不重要，只要最后选择一个你想用的引导程序并且 可以用这个引导程序配置引导所有系统就可以。通常我们可以选择的有两种方式：1。用ntldr引导。这种方式可以先安装windows在第一个主分区，然后在后面的主分区或逻辑 分区安装其他的linux/unix系统（注意BSD/Solaris等UNIX系统只能安装在主分区，而linux 可以安装在逻辑分区），安装的时候记住不要把引导程序安装到MBR。安装完成后用一些磁盘 工具（可读取磁盘特定扇区的二进制数据的）找到该系统的分区的首扇区并写成一个二进制文件（该起始扇区的位置可以用分区

11、工具例如PM查看到），把这个文件放到C:下，然后在boot.ini 中添加一项：Cxx文件（你获得的那个扇区文件名字）=你要引导的系统，即可。可用的磁 盘工具如dos下的diskgen等。在linux/unix下可用dd if=/dev/xxx of=来获取该文件，是等效 的方式用ntldr引导的时候，可能出现其他分区被设置成激活启动，这个时候可能会无法启动ntldr，看 不到ntldr的启动菜单而直接启动该分区的操作系统，这样就可能无法引导windows。这种情况 只要用分区工具重新激活windows的分区就可以。2。使用GRUB引导。这种方式一般选择一个linux最后安装，并且选择将GRU

12、B安装到MBR。 通常GRUB可以自动辨识并添加windows的引导。对于BSD/Solaris等系统可以手动添加启动 项。我的一般做法是使用SuSE10.0的GRUB来作主引导程序，因为SuSE有个图形化的很直观简 单的GRUB配置界面。通常在后来又重新安装系统的时候有可能覆盖掉MBR （主要是windows会必然地重新占领 MBR，linux/unix系统安装引导程序一般是可选择的），这种情况下，1）可以采用上面方式一 配置用ntldr引导；2）找一张linux的启动光盘，重新安装一下grub； 3）备份原来的MBR。我的实践实例：160G硬盘，安装5个操作系统，依次如下：Win2003

13、Server（主分区一）、FreeBSD6 （主分区 二）、Solaris 10 （主分区三）、Debian Linux和SuSE Linux （扩展分区里的逻辑分区，共用 swap，后安装SuSE并使用SuSE的GRUB），再后面的逻辑分区用FAT32格式作为各系统 可以共用的数据存储区。让您更深入的了解PC硬盘及分区结构一、了解硬盘的物理结构PC机所使用的硬盘驱动器，从物理结构上看，都是属于“温彻斯特（Winchester）硬盘，都具有“温彻 斯特硬盘的技术结构特点，即部件全部密封、内部磁片固定并高速旋转、磁片表面光滑、使用时磁头不与 磁片直接接触等等。至于详细的技术结构，是技术工程师们要

14、了解的范筹，挺复杂的。但对于我等使用者 来说，并不需要了解得太详细，知道一点物理结构的常识就行啦，因为如果硬盘物理损坏，我等作为使用 者，只有将硬盘拿去修，自己恐怕是处理不了的。磁片：硬盘由多个磁盘片叠在一起构成盘体。磁头：每张磁盘片的正反两面各有一个磁头。主轴：所有磁片都由主轴电机带动旋转。控制集成电路板：复杂！上面还ROM （内有软件系统）、Cache等。二、了解硬盘通用分区结构 硬盘分区被破坏，硬盘无法启动，分区丢失，为什么？那是因为硬盘的主引导扇区中的信息被破坏。 主引导扇区又是什么呢？我们先来了解一下：硬盘的第一个物理扇区即0磁头、0柱面、1扇区的512字节保存的信息，是硬盘中最主要

15、的主引 导扇区。计算机（PC机）上电后，主板基本输入输出系统（BIOS）检测完硬件后，首先要干的事就是读 硬盘的主引导扇区。可想而知，如主引导扇区被破坏，系统（BIOS）的任务受阻，PC机当然无法启动硬 盘中的操作系统1、主引导扇区组成硬盘主引导扇区512字节依次由4个部分组成（表1）主引导程序：是一段程序代码，起到引导系统的关键作用；出错信息存放区：引导出错时显示错误信息，主引导程序和出错信息共占446字节，使用各种不同 操作系统的分区工具软件或其它分区工具软件所写入的主引导纪录，该部分代码不相同但功能一样；主分区表：硬盘的4个主分区的分区信息都存放在这里，仅仅有64个字节，分为4个分区项（

16、表 2）；结束标志55AA:主引导记录结束标志，仅为2个字节，是主引导记录是否合法的标志，没有它不 行。表1：主引导扇区主 引 导 扇 区主引导程序和出错信息（由FDISK或其它分区软件建立）446字节分区项116字节分区项216字节分区项316字节分区项416字节结束字55AA2字节表2：分区项（16字节）字节数含义及内容1引导标志。80表示活动分区,00表示非活动分区3本分区起始磁头号、扇区号、柱面号1文件系统标识。00为没有指定，01为FAT表项长12位，04表示FAT表项长16位， 05表示DOS的扩展分区。3本分区结束磁头号，扇区号,柱面号4本分区之前和扇区数4本分区总扇区数2、主分区表和扩展分区表上面说到在硬盘0磁头、0柱面、1扇区有64个字节就是硬盘的主分区表，共4个分区表项，每个 分区表项为16个字节。也就是说一个硬盘中最多只能有4个主分区，这是由PC机硬盘的这种通用分区结 构所决定的，这种通用分区结构不管你的电脑中使用的是哪种操作系统：MSDOS、PCDOS、DRDOS、 Windows95/98/ME、Windows NT/2000/XP、Linux、Unix、Novell 等等，都不能改变这种分区结构（苹果机 分区结构不在此列）。自从1985年12月微软公司发布MS-DOS3.20版以后，上述PC硬盘的分区结构增加了扩展分区的 功能，可以