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硬盘数据存储区域

数据恢复软件--硬盘数据存储区域(一)

据数据恢复软件网获悉为更深入地了解硬盘,还必须对硬盘的数据结构有个简单的了解。对于FATl6和FAT32文件系统(NTFS采用不同的文件管理技术,另做介绍),硬盘上的数据按照其不同的特点和作用大致可分为5部分:MBR区、DBR区、FAT区、Dir区和DATA 区。

硬盘数据存储区域

为更深入地了解硬盘,还必须对硬盘的数据结构有个简单的了解。对于FATl6和FAT32文件系统(NTFS采用不同的文件管理技术,另做介绍),硬盘上的数据按照其不同的特点和作用大致可分为5部分:MBR区、DBR区、FAT区、Dill区和DATA区。其中,MBR由分区软件刨建,而DBR区、FAT区、DIR区和DA TA区由高级格式化程序创建。文件系统写入数据时只是改写相应的FAT区、DIR区和DA TA区。也正是这5个区域共同作用的结果,才使整个硬盘的管理有条不紊。下面对这5个区域分别进行介绍。

(1)MBR区

MBR,即主引导记录区,位于整个硬盘的0磁道0柱面l扇区。在总共512字节的主引导扇区中,MBR的引导程序占用其中的前446个字节(偏移0~偏移1BDH)。随后的64个字节(偏移lBEH~偏移1FDH>为DPT(Disk Partition Table,硬盘分区表),最后的两个字节“55 AA”(偏移l唧~偏移lFFH>是分区有效结束标志。由它们共同构成硬盘主引导记录,也称主引导扇区。有时硬盘主引导记录专指MBR的引导程序,本书中对硬盘主引导记录和硬盘主引导扇区不作区分。

(2)DBR 区

DBR(DOS Boot Record),操作系统引导记录区。第l个分区的DBR通常位于硬盘0柱1面1扇区,是操作系统可以直接访闾的第一个扇区。它包括一个引导程序和一个被称为BPB(BIOS Pammeter Block)的本分区参数记录表。引导程序的主要任务是,当MBR将系统控制权交给它时,判断本分区根目录前两个文件是不是操作系统的引导文件。以DOS为例,即是l0.SYS和MSDOS.SYS。低版本的DOS要求这两个文件必须是前两个文件,即位于根目录的起始处,占用最初的两个目录项,高版本已没有这个限制。另外,Wimdows与DOS是一个家族,所以Windows也沿用这种管理方式,只是文件名不一样。如果确定存在,就把IO.sys读入内存,并把控制权交给IO.sys。BPB参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬盘介质描述符、根目录大小、FAT个数,分配单元大小等重要参数。

(3)FAT区

在DBR之后就是FAT(File Allocation Table,文件分配表)区。同一个文件的数据并不一定完整地存放在磁盘的一个连续的区域内,往往会分成若干段,像一条链子一样存放。这种存储方式称为文件的链式存储。硬盘上的文件常常要进行创建、删除、增长、缩短等操作。这样的操作做得越多,盘上的文件就可能被分得越零碎(每段至少是1簇)。但是,由于硬盘上保存着段与段之间的连接信息(即FAT),操作系统在读取文件时,总是能够准确地找到各段的位置并正确读出。不过,这种以簇为单位的存储法也是有其缺陷的,这主要表现在对空间的利用上。每个文件的最后一簇都可能有未被完全利用的空间(称为尾簇空间)。一般来说,当文件个数比较多时,平均每个文件要浪费半个簇的空间。

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数据恢复软件--硬盘数据存储区域(二)

为实现文件的链式存储,硬盘上必须准确地记录哪些簇已经被文件占用,还必须为每个已经占用的簇指明存储后继内容的下一个簇的簇号,对一个文件的最后一簇,则要指明本簇无后继簇,这些都由FAT表来保存。表中有很多表项,每项记录一个簇的信息。由于FAT 对于文件管理的重要性,所以FAT有一个备份,即在原FAT的后面再建一个同样的FAT。初形成的FAT中,所有项都标明为“未占用”。如果磁盘有局部损坏,格式化程序会检测出损坏的簇,在相应的项中标为“坏簇”,以后存文件时就不会再使用这个簇。FAT的项数与硬盘上的总簇数相当,每一项占用的字节数也与总簇数相适应,因为其中需要存放簇号。FAT 的格式有多种,最为常见的是FATl6和FAT32。其中FATl6是指文件分配表使用两个字节即16位表示一个簇。由于16位分配表最多能管理65 536(即2的l6次方)个簇,而每个簇的存储空间最大只有32KB,所以在使用FATl6管理硬盘时,每个分区的最大存储容量就只有65536x32 KB-2 048 MB,也就是常说的2GB。现在的硬盘容量越来越大,由于FATl6对硬盘分区的容量限制,所以,当硬盘容量超过2GB之后,用户只能将硬盘划分成多个2GB的分区后才能正常使用。为此微软公司从Windows 95 0SR2版本开始使用FAT32标准即使用32位表示一个簇的文件分配表来管理硬盘文件,这样系统就能为文件分配多达4 294967 296(即2的32次方)个簇,所以在簇同样为32KB时,每个分区容量最大可达l28TB以上。此外,使用FAT32管理硬盘时,每个逻辑盘中的簇大小也比使用FATl6标准管理的同等容量的逻辑盘小很多。由于文件存储在硬盘上占用的磁盘空间以簇为最小单位,所以,某一文件即使只有几¨卜个字节也必须占用整个簇,因此,逻辑盘的簇单位容量越小越能合理利用存储空间,所以,FAT32更适用于大容量硬盘。

(4)DIR区

Dill(Directory,也称文件目录表FDT,File Directory Table),是根目录区,紧接着第二FAT 表(即备份的FAT表)之后,记录着根目录下每个文件(目录)的起始单元,文件的属性等。定位文件位置时,操作系统根据Dill中的起始单元,结合FAT表就可确定文件在硬盘中的具体位置和大小。(5)DATA区DA TA(数据)区,是真正意义上的数据存储的地方,位于DIR区之后,占据硬盘上的大部分空间。这5个区域在硬盘逻辑分区上的排列如图2_44“所示。

硬盘数据存储区域

其中,MBR一般占用63个扇区(实际只占用1个扇区);DBR占用32个扇区(实际只占用第1和第6两个扇区,第l扇区起作用,第6扇区为第一扇区的备份);FATl=FAT2,FAT的长度为变长.随分区大小、每簇扇区数的变化而变化;DIR的变化最大,早期的系统中,DIR是固定长度,为32个扇区,而每个文件目录项占用32个字节,所以,根目录下最多只能有512项(文件和目录总和),软盘只有ll2项,超过这个数就不能再在根目录下建立文件或目录。后来为了突破这个限制,根目录采用和子目录一样的方式来管理,称为根目录文件,就没有这个限制了,从此也就不再有单独的根目录,而成为DA TA的一部分。甚至,根目录文件并不一定紧跟在FAT之后,可以位于DATA区的任意位置。

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