01-Linux-磁盘分区与目录配置

1. 主引导纪录和磁盘分区表

1.1 MBR分区表

启动引导程序记录区与分区表都放在磁盘的第一个扇区（512B）

由于分区表仅占 64B，因此最多能有四组记录区，每组记录区记录了该区段的起始与结束的柱面号码。

• 缺点如下：
  • 操作系统无法使用 2TB 以上的磁盘容量
  • MBR 仅有一个区块，若被破坏后，经常无法或很难恢复
  • MBR 内的存放启动引导程序的区块仅 446B，无法存储较多的程序代码

1.2 GPT 磁盘分区表

（1）LBA0（保护MBR）

出于兼容性考虑，LBA0 存储了一份传统的 MBR 信息，用来防止不支持 GPT 的硬盘管理工具错误识别并破坏硬盘中的数据。

在支持从 GPT 启动的操作系统中，这里也用于存储第一阶段的启动代码。在这个 MBR 中，只有一个标识为 0xEE 的分区，以此来表示这块硬盘使用 GPT 分区表。不能识别 GPT 硬盘的操作系统通常会识别出一个未知类型的分区，并且拒绝对硬盘进行操作，除非用户特别要求删除这个分区。这就避免了意外删除分区的危险。另外，能够识别 GPT 分区表的操作系统会检查保护 MBR 中的分区表，如果分区类型不是 0xEE 或者 MBR 分区表中有多个项，也会拒绝对硬盘进行操作。

（2）LBA1（EFI 信息）

作用：定义分区表的位置和大小，还包含头和分区表的校验和，这样就可以及时发现错误。

（2）LBA2-33（分区表）

分区表中的每个分区项由起始地址、结束地址、类型值、名字、属性标志、GUID值组成。分区表建立后，128位（16B）的GUID对系统来说是唯一的。

从 LBA2 区块开始，每个 LBA 都可以记录 4 组分区记录，所以在默认的情况下，总共可以有 $4\times 32=128$ 组分区纪录。因为每个 LBA 有 512B，因此每组记录用到 128B 的空间，除了每组记录所需要的标识符与相关的记录之外，GPT 在每组记录中分别提供了 64位来记载开始/结束的扇区号码，因此，GPT分区表对于单一分区来说，它的最大容量限制在 2 64 × 512 B = 8 Z B 2^{64}\\times 512B=8ZB 264×512B=8ZB。

2. BIOS 与 UEFI 启动检测程序

2.1 BIOS 搭配 MBR/GPT 的启动流程

• CMOS：记录各项硬件参数且嵌入在主板上面的存储器。
• BIOS：写入到主板上的一个固件（固件就是写入到硬件上的一个软件程序），BIOS 是启动时计算机系统会主动执行的第一个程序。
  • BIOS 会寻找启动盘，并到该硬盘里面去读取第一个扇区的 MBR 位置。MBR 这个仅有 446B 的硬盘容量里面会放置最基本的启动引导程序。

启动流程如下：

• BIOS：启动主动执行的固件，会认识第一个可启动的设备
• MBR：第一个可启动设备的第一个扇区内的主引导记录块，内含启动引导代码
• 启动引导程序（Boot Loader）：一个可读取内核文件来执行的软件
  • 提供选项：用户可以选择不同的启动选项，这也是多重引导的重要功能
    • 选项一：直接加载 Windows 或 Linux 的内核文件来开机
    • 选项二：将开机管理工作交给第二个分区的启动扇区
  • 加载内核文件：直接指向可使用的程序区段来启动操作系统
  • 转交其它启动引导程序：将启动管理功能转交给其它启动引导程序负责
    • 启动引导程序除了可以安装在 MBR 之外，还可以安装在每个分区的启动扇区
• 内核文件：开始启动操作系统

2.2 UEFI BIOS 搭配 GPT 启动的流程

3. Linux 安装模式下，磁盘分区的选择

3.1 文件系统与目录树的关系（挂载）

• 挂载：利用一个目录当成进入点，将磁盘分区的数据放置在该目录下。

4. Linux 目录配置

4.1 Linux 目录配置的依据-FHS

• 根目录的意义与内容：根目录与启动、还原、系统修复等操作有关。根目录所在分区应该越小越好，且应用程序所安装的软件最好不要与根目录放在同一个分区内，保持根目录越小越好。如此不但性能较佳，根目录所在的文件系统也较不容易发生问题。

• /usr的意义与内容：/usr 里面存放的数据属于可分享与不可变动，主要存放操作系统软件资源。这个目录会占用最多的硬盘容量。

• /var 的意义与内容：/var 目录主要针对经常性变动的文件，包括缓存、日志文件以及某些软件运行所产生的文件。