Основы работы с жесткими дисками

1. Основы работы с жесткими дисками

2. Единицы измерения информации

Жесткий диск на 500 Гб
500 000 000 000 Б
488 281 250 КиБ
476 837 МиБ
465,66 ГиБ

3. Механизмы адресации

CHS (Cylinder-head-sector)
Адрес состоит из трех частей:
номер цилиндра
номер головки
номер сектора
Минимальное значение: 0/0/1
Максимальное значение: 1023/255/63
Размер сектора: 512 – 4096 байт

4. Механизмы адресации

Large – используется адресация совместимая с
CHS. Контроллер сообщает, будто в дорожке 63
сектора, а в цилиндре 255 головок. Число
цилиндров подбирается в соответствии с
объемом.
LBA (Logical block addressing) – механизм
адресации, при котором нет необходимости
учитывать геометрию самого жесткого диска.
Каждый блок имеет свой номер начиная с нуля
(т.е. первый блок LBA=0, второй LBA=1, ...)
Разрядность LBA – 48 бит (128 ПиБ).

5. Разделы диска

Раздел (partition) — часть памяти
накопителя данных, логически выделенная
для удобства работы
Преимущества использования разделов:
На одном жестком диске можно
использовать несколько файловых
систем
Можно отделить системные файлы от
пользовательских
На одном диске можно установить
несколько операционных систем

6. Форматы размещения таблицы разделов

MBR (master boot record)
MBR поддерживает не
более 4 основных
разделов.
При необходимости можно
сделать один из основных
разделов «расширенным
разделом» и разместить в
нём логические разделы.
Не поддерживаются диски
>2Тб

7. Форматы размещения таблицы разделов

GPT (GUID Partition Table)
GPT использует 64-битные адреса,
максимальный размер раздела –
9.4 ЗБ
В современных операционных
системах допускается создавать до 128
разделов на диске с использованием
GPT
GPT хранит две копии таблицы
разделов на случай её утраты
GPT использует CRC32 для контроля
целостности заголовков и таблицы
разделов

8. Файловые системы

FAT32
Максимально возможное число
кластеров в FAT32 равно 268 435
445, что позволяет использовать (в
теории) разделы объёмом до 8 ТБ
Максимально возможный размер
файла для тома FAT32 — ~ 4 ГБ
FAT32 не поддерживает
журналирование, квоты, права
доступа, сжатие, шифрование
Считается, что при увеличении
размера раздела FAT32 выше 32 ГБ
резко падает производительность
FAT32

9. Файловые системы

Размер кластера 512 байт – 64 Кб
Max. Файлов 232
Max. Размер файла 264 байт
Max. Размер тома 264 кластеров
Поддерживается ACL, квоты,
сжатие, шифрование,
журналирование
NTFS

10. Файловые системы

Max. Размер тома 2–32 TiB
Max. Размер файла 16 GiB – 2 TiB
Max. Файлов 1018
Поддерживается ACL, квоты
EXT2
EXT3 = EXT2 + журналирование

11. Файловые системы

EXT4
48-и битные номера блоков. При размере блока 4
KB это позволяет адресовать до одного
эксбибайта (248·(4 KB) = 248·(22)·(210) B = 260 B
Выделение блоков группами. ФС хранит
информацию не только о местоположении
свободных блоков, но и о количестве свободных
блоков, расположенных друг за другом
Отложенное выделение блоков. Выделение
блоков для хранения содержимого файла
происходит непосредственно перед записью на
диск
Другие файловые системы:
Reiser4
Btrfs
XFS

12. Процесс загрузки

С использованием MBR
BIOS определяет, с какого
устройства производить дальнейшую
загрузку
BIOS считывает MBR в память и
передает управление загрузчику
MBR просматривает записи о
разделах и ищет запись об
«активном» разделе
MBR передаёт управление
загрузочному сектору активного
раздела
Выполняется загрузчик 3-го уровня
(например NTLDR)

13. Процесс загрузки

С использованием GPT
UEFI определяет, с какого
устройства производить дальнейшую
загрузку
UEFI ищет раздел типа EFI System
(ef00) с файловой системой FAT32
С этого раздела загружается файл
/EFI/Boot/bootx64.efi, ему передается
управление
bootx64.efi загружает операционную
систему
UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) - интерфейс
между операционной системой и микропрограммами,
управляющими низкоуровневыми функциями оборудования.
Является заменой BIOS