一、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0xaa55.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.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0xaa55,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),(8),(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(0~0x1BD),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(0x1BE~0x1FD),记录磁盘的基本分区信息.主分区表分为四个分区项,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(0x1FE~0x1FF),对于合法引导区,它等于0xaa55,这是判别引导区是否合法的标志).

Boot Secor具体结构如图：

由于主分区表只有四个分区信息块，所以不管是Windows还是Linux，

一块硬盘上的主分区数目最多4个，如果要支持5个和以上的分区怎么办？

这种情况下引入1个扩展分区，使用这个扩展分区占用1个主分区表的项目，

这样最多是3个主分区加1个扩展分区。

这个扩展分区只是一个管理结构，它管理后面实际的众多逻辑分区。

一个磁盘的扩展分区只能有一个，并且只能是连续的磁盘空间。

它只是用于逻辑分区管理，扩展分区本身不能被系统加载。

能够加载的只有主分区和逻辑分区，文件和目录等也只能存储在主分区和逻辑分区内。

一个磁盘上所有的逻辑分区构成一个扩展分区。

Windows默认分区结构：

相应的Linux分区编号为：

以扩展分区方式管理多个逻辑分区，这在Windows和Linux下都一样。

Windows XP默认将C盘作为主分区，其他全部空间作为扩展分区，

在扩展分区里面建立各个逻辑分区，就是D：，E：，。。。。

这种方式比较无恼，也推荐这种方式来管理磁盘分区。

2、分区类型和分区规定

硬盘分区一共有三种：主分区，扩展分区和逻辑分区。

在一块硬盘上最多只能有四个主分区。您可以另外建立一个扩展分区来代替四个主分区的其中一个，然后在扩展分区下您可以建立更多的逻辑分区。

扩展分区只不过是逻辑分区的“容器”。实际上只有主分区和逻辑分区进行数据存储。

（1）Dos/Windows下的分区名称

在windows下操作系统使用的分区将用盘符来表示。A：和B：为软驱保留，其他应盘上的主分区和逻辑分区将从C：开始依次排列。（扩展分区没有任何盘符，而且是看不到的。在Windows下同样也看不到Linux分区）

如 果一台机器有很多的硬盘，光驱，软驱等，磁盘分区的命名将产生混乱。在这种情况下，第一块硬盘上的主分区和逻辑分区将首先得到命名盘符；然后是第二块，第 三块等等。比如您有三块硬盘，每一快硬盘上同时又有一个主分区和两个逻辑分区，那么第一块硬盘的命名将是C：，F：，G：，第二块为D：，H：，I：，第 三块为E：，J：，K：。

陌生文件系统的分区将不会被命名，在大多数程序里面（比如资源管理器）是看不到的。

右击我的电脑---->管理--->磁盘管理，可以看到陌生分区，但是Windows不能读取Linux分区。可以用 Ext2Read 软件来读取 ext2/ext3/ext4分区内容。

Ext2Read 2.2.71 绿色版：http://www.linuxidc.com/Linux/2010-10/29013.htm

（2）Linux 分区的规定

1） 设备管理 在 Linux 中，每一个硬件设备都映射到一个系统的文件，对于硬盘、光驱等 IDE 或 SCSI 或SATA 设备也不例外。

Linux 把各种 IDE 设备分配了一个由 hd 前缀组成的文件；而对于各种 SCSI 或SATA 设备，则分配了一个由 sd 前缀组成的文件。

例如，第一个 IDE 设备，Linux 就定义为 hda；第二个 IDE 设备就定义为 hdb；下面以此类推。而 SCSI 或SATA设备就应该是 sda、sdb、sdc 等。

2） linux分区数量

要进行分区就必须针对每一个硬件设备进行操作，这就有可能是一块IDE硬盘或是一块SCSI或SATA硬盘。

对于每一个硬盘（IDE 或 SCSI或SATA）设备，Linux 分配了一个 1 到 16 的序列号码，这就代表了这块硬盘上面的分区号码。

例如，第一个 IDE 硬盘的第一个分区，在 Linux 下面映射的就是 hda1，第二个分区就称作是 hda2。对于 SCSI 或SATA硬盘则是 sda1、sdb1 等。

3）linux各分区的作用

在 Linux 中规定，每一个硬盘设备最多能有 4 个主分区（其中包含扩展分区）构成，任何一个扩展分区都要占用一个主分区号码，也就是在一个硬盘中，主分区和扩展分区一共最多是 4 个。

对于早期的 DOS 和 Windows（Windows 2000 以前的版本），系统只承认一个主分区，可以通过在扩展分区上增加逻辑盘符（逻辑分区）的方法，进一步地细化分区。

主分区的作用就是计算机用来进行启动 操作系统 的，因此每一个 操作系统 的启动，或者称作是引导程序，都应该存放在主分区上。

这就是主分区和扩展分区及逻辑分区的最大区别。

我们在指定安装引导 Linux 的 bootloader 的时候，都要指定在主分区上，就是最好的例证。

Linux 规定了主分区（或者扩展分区）占用 1 至 16 号码中的前 4 个号码。

以第一个 IDE 硬盘为例说明，主分区（或者扩展分区）占用了 hda1、hda2、hda3、hda4，而逻辑分区占用了 hda5 到 hda16 等 12 个号码。

因此，Linux 下面每一个硬盘总共最多有 16 个分区，其中扩展分区用于管理，不能加载，所以可加载的主分区、逻辑分区数是15个。

（老贴不详细，补充：在未使用 IDE 驱动器热插拔支持的系统上，IDE 驱动器最多支持 63 个分区。通过热插拔支持的 SCSI / SATA驱动器、USB 驱动器和 IDE 驱动器最多可有 15 个分区。剩下的1个是扩展分区编号。）

对于逻辑分区，Linux 规定它们必须建立在扩展分区上（在 DOS 和 Windows 系统上也是如此规定），而不是主分区上。

因此，我们可以看到扩展分区能够提供更加灵活的分区模式，但不能用来作为 操作系统 的引导。 除去上面这些各种分区的差别，我们就可以简单地把它们一视同仁了。

三、关于硬盘分区划分标准及合理分区结构

1、硬盘分区划分标准

硬盘的分区由主分区、扩展分区和逻辑分区组成；所以我们在对硬盘分区时要遵循这个标准；主分区（包括扩展分区）的最大个数是四个，主分区（包含扩展分区） 的个数硬盘的主引导记录MBR（Master Boot Recorder）决定的，MBR存放启动管理程序(GRUB，LILO，NTLOARDER等）和分区表记录。其中扩展分区也算一个主分区；扩展分区下 可以包含更多的逻辑分区；所以主分区（包括扩展分区）范围是从1-4，逻辑分区是从5开始的；比如下面的例子(IDE硬盘)：

通过这个例子，我们可以看到主分区有3个(包含扩展分区占位hda3)，从 hda1-hda3 ，扩展分区管理的逻辑分区编号由 hda5-hda10 ；此硬盘没有主分区4，所以也没有显示主分区hda4 ；

但逻辑分区不可能从4开始，因为那是主分区的位置，明白了吧。

2、硬盘设备（包括移动存储设备）在Linux或者其它类Unix系统的表示

IDE 硬盘在Linux或者其它类Unix系统的一般表示为 hd* ，比如hda、hdb ... ... ，我们可以通过 fdisk -l 来查看；有时您可能只有一个硬盘，在操作系统中看到的却是 hdb ，这与硬盘的跳线有关；另外hdc 大多表示是光驱设备；如果您有两块硬盘，大多是 hda和hdb。在这方面说的太多也无用，还是以fdisk -l 为准为好； SCSI 和SATA 硬盘在Linux通常也是表示为 sd* ，比如 sda 、sdb ... ... 以fdisk -l 为准 移动存储设备在linux表示为 sd* ，比如 sda 、sdb ... ... 以fdisk -l 为准

3、合理的规划分区

关于一个磁盘的分区，一个磁盘应该有四个主分区，其中扩展也算一个主分区；存在以下情况：

（1）分区结构之一：

四个主分区,没有扩展分区；（不实用，不能扩展）

这种情况，如果您想在一个磁盘上划分五个以上分区，这样是行不通的； 如果已经分了四个主分区，

不使用扩展分区，那么如果该磁盘上还有自由空间，那么就会无法使用，如上图所示。

一般情况下，只应该使用下面（2）中的分区方式，如下面描述。

（2）最合理的的分区方式

最合理的分区结构：

主分区在前，扩展分区在后，然后在扩展分区中划分逻辑分区；

主分区的个数 + 扩展分区（1个）要控制在4个之内；

比如下面的分区是比较好的：

A.

扩展分区里面可以分很多个逻辑分区，上面画3个只是示意，一块磁盘的逻辑分区上限12个够用了。

除了3个主分区占据的空间，剩下的所有连续空间全部划归扩展分区。

上面的sda1，sda2，sda3，sda5，sda6，sda7 … 泛指各种格式分区的编号，

如EXT3、EXT4、SWAP、FAT32、NTFS，像sda1等只是Linux对分区的编号而已。

sda1可以是Windows的系统分区，也可以是Linux的系统分区，

sda5可以是EXT分区也可以是NTFS分区。

B.

扩展分区里面可以分很多个逻辑分区，上面画3个只是示意，一块磁盘的逻辑分区上限12个够用了。

除了2个主分区占据的空间，剩下的所有连续空间全部划归扩展分区。

上面的sda1，sda2，sda5，sda6，sda7 … 泛指各种格式分区的编号，

如EXT3、EXT4、SWAP、FAT32、NTFS，像sda1等只是Linux对分区的编号而已。

sda1可以是Windows的系统分区，也可以是Linux的系统分区，

sda5可以是EXT分区也可以是NTFS分区。

C.

扩展分区里面可以分很多个逻辑分区，上面画3个只是示意，一块磁盘的逻辑分区上限12个够用了。

除了1个主分区占据的空间，剩下的所有连续空间全部划归扩展分区。

上面的sda1，sda5，sda6，sda7 … 泛指各种格式分区的编号，

如EXT3、EXT4、SWAP、FAT32、NTFS，像sda1等只是Linux对分区的编号而已。

sda1可以是Windows的系统分区，也可以是Linux的系统分区，

sda5可以是EXT分区也可以是NTFS分区。

（3）最不合理的分区结构：

主分区包围扩展分区，比如下面的:

这样[主分区2]和[主分区4]之间的[扩展分区]是有自由度，但[主分区4]后的[空白未分区空间]怎么办？除非把主分区4完全利用扩展分区后的空间，否则您想在主分区4后再划一个分区是不可能的，划分逻辑分区更不可能；虽然类似此种办法也符合一个磁盘四个主分区的标准，但这样主分区包围扩展分区的分区方法实在不可取。

扩展分区管理的是连续的磁盘空间，在主分区4之后的自由空间是无法使用的，不能格式化为主分区，也不能归入扩展分区，这就是有些人划分过多主分区的后果——有自由空间而不能用。

我们根据这个标题，查看一下我们的例子，是不是符合这个标准呢？

4、典型的Linux和Windows分区例子

（1）单Windows系统分区例子

C、D、E、F一般都是NTFS格式的分区。

Windows系统分区C盘一般20GB以上空间。其他盘空间大小随意。

（2）单Linux系统分区例子

一般主分区sda1空间20GB以上，用于安装系统文件。

主分区一个就够了，其他空间可以全划分为扩展分区。

在扩展分区内部创建逻辑分区。

交换分区（相当于Windows系统的虚拟内存）一般为 1 至 2 倍内存大小，这个必须要有。

现在机器的内存较大，如4GB等，这时内存就够用了，

Linux很少用到交换分区，交换分区设置为和内存一样大就行了。

剩下的可以都格式化为一个EXT4分区，作为用户分区：/home 。

一般用户的音频、视频、文档等文件都存储在：／home／用户名／

这是普通用户使用Linux的典型分区，而服务器的按照其服务类型灵活分区，

一般用户用不到，这里不赘述了。

（3）在Windows系统基础上装Linux实现双系统

如果已经安装了Windows，典型分区如下：

在这基础上来装Linux，比如将F盘里面的东西全部复制后，清空F盘，准备安装Linux。

Linux可以直接装到扩展分区里面的逻辑分区，所以不用另外准备单独的主分区，C、D、E盘都不用动。

那么先将F盘逻辑分区删除掉，让它变成未使用的自由空间：

上图就是在Windows眼里的磁盘分区状况。

然后来安装Linux，一般安装Linux时，Linux会将以上分区按照自己的理解并命名为：

(这些命名将来会存储在Linux自己分区，而不会改变原来的Windows分区，Windows分区默认不动。)

Linux检测到一大块自由空间，它自己会根据自由空间和内存大小，自动生成推荐的分区，

如果自由磁盘空间大小是40GB，那么推荐的分区设置比如：

或者使用Linux自带的磁盘分区工具将自由空间划分成上面3个分区。

一个EXT4分区（上图中18GB，如果20GB以上更好）作为Linux系统分区 /  ；

一个SWAP分区（上图中2GB）作为交换方分区，和内存大小一样就行了；

剩下的划为一个EXT4分区（上图中20GB）作为用户目录 /home 。

一般Linux会自动检测Windows分区并自动加载，上面是openSUSE典型的加载Windows分区的状况。

以上分区方式和Linux安装分区设置对Windows系统分区是没有影响的。不会改变Windows分区。

双系统都可以正常使用。

5、Linux与Windows内存占用的区别

Linux与Windows不同，Windows不管内存够不够用，全部写磁盘，

无论运行多么小的程序，都会使用虚拟内存，所以很费硬盘。

Linux优先使用内存，运行程序时如果内存没用完，那么只使用内存，而不使用交换分区（虚拟内存），

有些Linux跑起来看着很占用内存，但是它一丁点虚拟内存都没用，基本不写入磁盘，

所以使用Linux是对硬盘的极佳保护。

对于Windows而言，如果它的内存快用完了，就代表它快不行了，因为好几GB的磁盘空间正作为

虚拟内存在不停地写来写去，很容易折耗硬盘。

而对Linux而言，内存快用完了，代表它的内存利用率已经到达最大化，这才刚热身而已，

内存利用完了，才会使用交换分区来缓存运行中的程序的内容。

所以不要拿Linux占用多少内存 与 Windows占用多少内存相提并论。比如系统总共有2GB内存，

Windows占用1GB内存，意味着它还在不停地写入虚拟内存，加上磁盘上虚拟内存的，

其真实使用量很可能是2GB以上 。

而linux占用1GB内存，那就是1GB，一分不多，一分不少。在内存没用完的情况下，

Linux压根不用虚拟内存（交换分区），所以一般用户长年看到Linux的交换分区使用率为零。

如下图：

所以使用Linux，完全不用看它用了多大内存。

内存就用来占用的，留着不用又不能当饭吃，不用白不用。

而windows的逻辑是，内存无限大它也要使用虚拟内存存储程序内容，

硬盘使劲写，写坏了是用户买硬盘，反正不用微软付钱，它无所谓。

希望以后别再出现抱怨Windows开机占用500MB内存而Linux开机占用800MB的事情了，

越这样抱怨，越说明自己无知而已。

来源:LinuxIDC.com