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1、数据备份与灾难恢复 授课老师：罗熹 邮箱：,第三章 数据的组织与存储,硬盘需要经过三个步骤建立一定的数据逻辑结构才能使用，分别是：低级格式化分区高级格式化可以正常使用的硬盘可以分为5个区域，分别为：主引导记录区（MBR）DOS引导记录区（DBR）文件分配表区（FAT）文件目录表（DIR）数据区（DATA）,3.1 硬盘低级格式化,低级格式化(low level format)：测试磁盘介质划分磁道制定交叉因子，间隔安排扇区为每个扇区又划分出标识部分ID、间隔区GAP和数据区DATA等对损坏的扇区和磁道做“坏”标记硬盘的低级格式化是高级格式化之前的必须工作硬盘在出厂前，已经进行了低格处理可以选用
2、低格工具对硬盘进行处理,3.1 硬盘低级格式化,何时需要进行低级格式化：新购置的硬盘或硬盘适配器因长期使用硬盘出现坏扇区合理设置交叉因子，改善硬盘数据传输速率当硬盘经常出现各种问题时,3.1 硬盘低级格式化,低格，高格及快格的区别,3.2 硬盘的分区,硬盘分区就是把一个硬盘分为数个不同的分区，硬盘分区的目的是为了方便用户更合理、更有效地使用硬盘和管理数据。,3.2 硬盘的分区,对硬盘进行分区的优点便于硬盘的规划，文件的管理有利于病毒的防治和数据的安全可有效利用磁盘空间提高系统运行效率便于为不同用户分配不同的权限便于安装多个操作系统便于镜像磁盘查杀病毒的速度也会快很多,3.2 硬盘的分区,分区应
3、考虑的因素根据实际需要设定分区的个数根据每个分区的应用划定分区的大小分区粒度：以柱面为粒度分区总是结束在某个柱面的最后一个扇区，也就是说，同一个柱面不会被划分到两个分区中去。这就解释了为什么实际分区大小往往比要求的分区大小要略微大一些（大容量磁盘中，几乎可以忽略不计）。,3.2 硬盘的分区,扇区的三维地址和线性地址三维地址C/H/S（柱面/磁头/扇区）C: 01024H: 0254S: 163线性地址LBA (logic block address，逻辑块地址)，从0开始线性编号C/H/S转换为LBALBA=C*255*63+H*63+(S-1)LBA转换为C/H/SC=LBA DIV (25
4、5*63)H=(LBA DIV 63) MOD 255S=LBA MOD 63 +1,3.2 硬盘的分区,扇区的三维地址和线性地址,3.2 硬盘的分区,3.2 硬盘的分区,分区工具 通过FDISK命令分区利用Windows 98软盘或光盘启动盘启动计算机，进入DOS提示符下。然后在DOS提示符下输入FDISK命令，按Enter键，按照提示进行操作。,3.2 硬盘的分区,通过FDISK命令分区,3.2 硬盘的分区,通过FDISK命令分区,3.2 硬盘的分区,通过FDISK命令分区,3.2 硬盘的分区,利用Partition Magic进行无损分区PQ可以在无损数据的前提下调整分区的数量和大小。利
5、用Disk Genius进行分区和格式化利用Windows XP安装光盘进行分区和格式化通常情况下，需要对硬盘进行分区、格式化后才能安装操作系统，但对于Windows 2000/XP/2003操作系统来说，可以借助其安装光盘，在安装过程中进行分区和格式化，而且分区、格式化界面更为直观方便。利用Windows磁盘管理工具进行分区和格式化s,3.3 硬盘的高级格式化,分区后，需要构建文件系统，才能面向用户正常使用，这个过程就是逻辑磁盘的高级格式化。利用FORMAT命令进行格式化利用工具软件进行格式化在WINDOWS系统下进行格式化,3.3 硬盘的高级格式化,1. FAT16FAT16格式是MS-D
6、OS和最早期的Windows 95操作系统中使用的磁盘分区格式。FAT16采用16位的文件分配表。只支持2GB容量的硬盘分区。2. FAT32其采用32位的文件分配表，对磁盘的管理能力大大增强，突破了分区容量2GB的限制，提高了磁盘的利用率。Windows 98以后的操作系统都支持这种分区格式。 3. NTFSNTFS(New Technology File System)是微软Windows NT的标准文件系统，主要应用在Windows 2000/XP/2003以及最新版的Windows Vista中。 4. Ext2Ext2是Linux中使用最多的一种文件系统，它是专门为Linux设计的，
7、拥有最快的速度和最小的CPU占用率。Ext2既可以用于标准的块设备(如硬盘)，也可以用于软盘等移动存储设备。,3.4 硬盘的逻辑结构,磁盘片的数据结构分为5部分MBR（Main Boot Record，主引导记录）位于硬盘的0柱面、0磁头、1扇区的位置，它由分区工具产生的，MBR结束标志为55AA。其中最重要的部分是DPT，也就是分区表，DPT记录了整个硬盘的分区情况。DBR（DOS Boot Record，Dos引导记录）/OBR(OS Boot Record，操作系统引导记录)位于每一个分区的第一个扇区，它是由格式化工具产生的。DBR结束标志也是55AA其中最重要的部分是BPB（BIOS
8、Parameter Block），也就是本分区参数记录表，记录了关于本分区的一系列重要参数。,3.4 硬盘的逻辑结构,磁盘片的数据结构分为5部分FAT（File Allocation Table，文件分配表）FAT大小由分区大小来决定FAT记录了本分区中每个分配单元（簇）的使用情况DIR（Directory，文件目录表）当在DOS模式下输入DIR后，屏幕上显示的内容就是该区的内容记录本分区下每个文件/目录的起始位置DATA，数据区，主要负责硬盘中数据的存放，当数据写到硬盘时，数据就存储在这个区中,3.4 硬盘的逻辑结构,主引导扇区位于硬盘的0柱面0磁头1扇区（512字节），包括硬盘主引导记录M
9、BR（Main Boot Record）和分区表DPT（Disk Partition Table）以及结束标志55AAMBR（446字节）包含了硬盘的一系列参数和一段引导程序。DPT（64字节，最多包含4个分区表项）记录了硬盘中的分区数量，每个分区的起始及终止扇区、大小以及是否为活动分区等。 每个分区表项均为16个字节分配如下:第1字节: 引导标志第2字节: 起始磁头第3字节: 低6位为起始扇区， 高2位与第4字节为起始柱面第4字节: 起始柱面的低8位第5字节: 文件系统标志第6字节: 终止磁头第7字节: 低6位为该分区首扇区的相对扇区号，高2位与第8字节为终止柱面第8字节: 终止柱面的低8位
10、第9-12字节: 第13-16字节: 该分区占用的扇区数目,3.4 硬盘的逻辑结构,分区表实例（一） 80 01 01 00 0B FE BF FC 3F 00 00 00 7E 86 BB 00“80”是一个分区的激活标志，表示系统可引导；“01 01 00”表示分区开始的磁头号为01，开始的扇区号为01，开始的柱面号为00；“0B”表示分区的系统类型是FAT32，比较常用的有04（FAT16）、07（NTFS）、 0F（扩展分区）；“FE BF FC”表示分区结束的磁头号为254，分区结束的扇区号为63、分区结束的柱面号为764；“3F 00 00 00”（高低位互换），首扇区的扇区号为6
11、3；“7E 86 BB 00” （高低位互换）分区总扇区数为12289662。思考：请大家验证一下起始扇区、结束扇区以及总扇区数之间的关系是否正确。该如何验证？,3.4 硬盘的逻辑结构,分区表实例（二）,3.4 硬盘的逻辑结构,分区表实例（二）MBR中的分区表这四个分区在分区表中如何表现呢？我们从图中可以看出分区表中只有两项内容，分别是80 01 01 00 07 FE FF FB 3F 00 00 00 BD 08 FA 0000 00 C1 FC 0F FE FF FF FC 08 FA 00 2C CD 05 01这意味着MBR的分区表中只定义了两个分区,3.4 硬盘的逻辑结构,分区表实
12、例（二）MBR中的分区表80 01 01 00 07 FE FF FB 3F 00 00 00 BD 08 FA 0080表示是引导分区第2、3、4字节表示分区从0/1/1扇区开始第5字节表示分区类型，07表示NTFS分区第6、7、8字节表示分区结束在1019/254/63扇区第9、10、11、12字节，表示分区从63扇区开始第13、14、15、16字节，表示分区的扇区数为00 FA 08 BD，换算为10进制为16386237知道了分区起始在63，大小为16386237，结束位置也就知道了 63+ 16386237116386299。用winhex转到16386299看看，正是1019/25
13、4/63扇区。,3.4 硬盘的逻辑结构,分区表实例（二）,3.4 硬盘的逻辑结构,分区表实例（二）MBR中的分区表00 00 C1 FC 0F FE FF FF FC 08 FA 00 2C CD 05 01前八个字节中我们只要看第一个字节和第五个字节，知道第二个分区是扩展分区，不能引导，这就够了。其余6个字节用C/H/S表示分区的起始和结束就不用再看了，因为8G以后C/H/S已经失去作用了，第二个扩展分区结束的位置超过了8G，C/H/S肯定无法表示了，主要看看后八个字节的LBA参数就可以了扩展分区之前的扇区数是FC 08 FA 00，高低位互换后是00 FA 08 FC，也就是扩展分区的起始
14、是16386300扇区扩展分区的大小是2C CD 05 01，高低位互换后01 05 CD 2C再转为10进制是17157420扇区，分区结束在1638630017157420-1=33543719扇区。扩展分区的起点和终点都知道了，通过Winhex查询C/H/S参数，可知分区的起始是1020/0/1，结束在2087/254/63。,3.4 硬盘的逻辑结构,分区表实例（二）链式分区表,3.4 硬盘的逻辑结构,分区表实例（二）第一扩展分区的分区表,3.4 硬盘的逻辑结构,分区表实例（二）第一扩展分区的分区表从扩展分区的分区表中可以看出定义了两项分区第一项：00 01 C1 FC 07 FE FF
15、 FF 3F 00 00 00 00 82 3E 00定义了D分区，可以知道D分区是一个NTFS分区3F 00 00 00表示D分区之前的扇区是63，注意，这表示本分区（D分区）的起始到第一个扩展分区起点的距离是63扇区，即相对的首扇区起始位置，扩展分区的分区表在16386300扇区，因此D分区的起始应该是163863006316386363，C/H/S参数是1020/1/100 82 3E 00表示分区的大小是3E 82 00扇区，即D分区的结束位置在16386363+4096512（3E 82 00）-1=20482874，C/H/S参数是1274/254/63。,3.4 硬盘的逻辑结构,
16、分区表实例（二）第一扩展分区的分区表从扩展分区的分区表中可以看出定义了两项分区第二项：00 00 C1 FF 05 FE FF FF 3F 82 3E 00 ED 4A C7 00定义的是第二个扩展分区，分区类型05表示是一个扩展分区00 3E 82 3F表示第二个扩展分区的起点到第一个扩展分区起点的距离，由于第一个扩展扇区的起点是16386300，因此第二个扩展分区的起始是163863004096575（3E823F）20482875，C/H/S参数是1275/0/1。第二个扩展分区的大小是00 C7 4A ED，所以第二个扩展分区的终点应该是20482875+13060845（C7 4A ED）1= 33543719 ，C/H/S是2087/254/63。,
