4.2 磁盘分区

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这一章在规划的重点是为了要安装Linux，那Linux系统是安装在计算机组件的那个部分呢？就是磁碟啦！所以我们当然要来认识一下磁碟先。我们知道一块磁碟是可以被分割成多个分割槽的(partition)，以旧有的Windows观点来看，你可能会有一颗磁碟并且将他分割成为C:, D:, E:槽对吧！那个C, D, E就是分割槽(partition)罗。但是Linux的装置都是以文件的型态存在，那分割槽的档名又是什么？如何进行磁盘分区，磁盘分区有哪些限制？是我们这个小节所要探讨的内容罗。

1、磁碟连接的方式与装置档名的关系
由第零章提到的磁碟说明，我们知道个人计算机常见的磁碟介面有两种，分别是IDE与SATA介面，目前(2009)的主流已经是SATA介面了，但是老一点的主机其实大部分还是使用IDE介面。我们称呼可连接到IDE介面的装置为IDE装置，不管是磁碟还是光盘设备。

以IDE介面来说，由於一个IDE排线可以连接两个IDE装置，又通常主机都会提供两个IDE介面，因此最多可以接到四个IDE装置。也就是说，如果你已经有一个光盘设备了，那么最多就只能再接三颗IDE介面的磁碟罗。这两个IDE介面通常被称为IDE1(primary)及IDE2(secondary)，而每条排线上面的IDE装置可以被区分为Master与Slave。这四个IDE装置的档名为：

IDE\Jumper	Master	Slave
IDE1(Primary)	/dev/hda	/dev/hdb
IDE2(Secondary)	/dev/hdc	/dev/hdd

再以SATA介面来说，由於SATA/U盘/SCSI等磁碟介面都是使用SCSI模块来驱动的，因此这些介面的磁碟装置档名都是/dev/sd[a-p]的格式。但是与IDE介面不同的是，SATA/U盘介面的磁碟根本就没有一定的顺序，那如何决定他的装置档名呢？这个时候就得要根据Linux核心侦测到磁碟的顺序了！这里以底下的例子来让你了解罗。

通过上面的介绍后，你应该知道了在Linux系统下的各种不同介面的磁碟的装置档名了。 OK！好像没问题了呦！才不是呢～问题很大呦！因为如果你的磁碟被分割成两个分割槽，那么每个分割槽的装置档名又是什么？在了解这个问题之前，我们先来复习一下磁碟的组成，因为现今磁碟的分割与他物理的组成很有关系！

2、磁碟的组成复习
我们在计算机概论谈过磁碟的组成主要有磁碟盘、机械手臂、磁碟读取头与主轴马达所组成，而数据的写入其实是在磁碟盘上面。磁碟盘上面又可细分出磁区(Sector)与磁柱(Cylinder)两种单位，其中磁区每个为512bytes那么大。假设磁碟只有一个磁碟盘，那么磁碟盘有点像底下这样：

图2.2.1、磁碟盘组成示意图
那么是否每个磁区都一样重要呢？其实整颗磁碟的第一个磁区特别的重要，因为他记录了整颗磁碟的重要资讯！磁碟的第一个磁区主要记录了两个重要的资讯，分别是：

主要启动记录区(Master Boot Record, MBR)：可以安装启动管理程序的地方，有446 bytes
分割表(partition table)：记录整颗硬盘分割的状态，有64 bytes

MBR是很重要的，因为当系统在启动的时候会主动去读取这个区块的内容，这样系统才会知道你的程序放在哪里且该如何进行启动。如果你要安装多重启动的系统，MBR这个区块的管理就非常非常的重要了！

那么分割表又是啥？其实你刚刚拿到的整颗硬盘就像一根原木，你必须要在这根原木上面切割出你想要的区段，这个区段才能够再制作成为你想要的家具！如果没有进行切割，那么原木就不能被有效的使用。同样的道理，你必须要针对你的硬盘进行分割，这样硬盘才可以被你使用的！

更多的磁盘分区与文件系统管理，我们将在第二篇的时候深入介绍喔！

3、磁盘分区表(partition table)
但是硬盘总不能真的拿锯子来切切割割吧？那硬盘还真的是会坏掉去！那怎办？在前一小节的图示中，我们有看到『开始与结束磁柱』吧？那是文件系统的最小单位，也就是分割槽的最小单位啦！没有错，我们就是利用参考对照磁柱号码的方式来处理啦！在分割表所在的64 bytes容量中，总共分为四组记录区，每组记录区记录了该区段的启始与结束的磁柱号码。若将硬盘以长条形来看，然后将磁柱以直条图来看，那么那64 bytes的记录区段有点像底下的图示：

图2.3.1、磁盘分区表的作用示意图
假设上面的硬盘装置档名为/dev/hda时，那么这四个分割槽在Linux系统中的装置档名如下所示，重点在於档名后面会再接一个数字，这个数字与该分割槽所在的位置有关喔！

P1:/dev/hda1
P2:/dev/hda2
P3:/dev/hda3
P4:/dev/hda4

上图中我们假设硬盘只有400个磁柱，共分割成为四个分割槽，第四个分割槽所在为第301到400号磁柱的范围。当你的操作系统为Windows时，那么第一到第四个分割槽的代号应该就是C, D, E, F。当你有数据要写入F槽时，你的数据会被写入这颗磁碟的301~400号磁柱之间的意思。

由於分割表就只有64 bytes而已，最多只能容纳四笔分割的记录，这四个分割的记录被称为主要(Primary)或延伸(Extended)分割槽。根据上面的图示与说明，我们可以得到几个重点资讯：

其实所谓的『分割』只是针对那个64 bytes的分割表进行配置而已！
硬盘默认的分割表仅能写入四组分割资讯
这四组分割资讯我们称为主要(Primary)或延伸(Extended)分割槽
分割槽的最小单位为磁柱(cylinder)
当系统要写入磁碟时，一定会参考磁盘分区表，才能针对某个分割槽进行数据的处理

咦！你会不会突然想到，为啥要分割啊？基本上你可以这样思考分割的角度：

（1）数据的安全性
因为每个分割槽的数据是分开的！所以，当你需要将某个分割槽的数据重整时，例如你要将计算机中Windows的C槽重新安装一次系统时，可以将其他重要数据移动到其他分割槽，例如将邮件、壁纸数据移动到D槽去，那么C槽重灌系统并不会影响到D槽！所以善用分割槽，可以让你的数据更安全。

（2）系统的效能考量
由於分割槽将数据集中在某个磁柱的区段，例如上图当中第一个分割槽位於磁柱号码1~100号，如此一来当有数据要读取自该分割槽时，磁碟只会搜寻前面1~100的磁柱范围，由於数据集中了，将有助於数据读取的速度与效能！所以说，分割是很重要的！
既然分割表只有记录四组数据的空间，那么是否代表我一颗硬盘最多只能分割出四个分割槽？当然不是啦！有经验的朋友都知道，你可以将一颗硬盘分割成十个以上的分割槽的！那又是如何达到的呢？在Windows/Linux系统中，我们是透过刚刚谈到的扩展分配(Extended)的方式来处理的啦！扩展分配的想法是：既然第一个磁区所在的分割表只能记录四笔数据，那我可否利用额外的磁区来记录更多的分割资讯？实际上图示有点像底下这样：

图2.3.2、磁盘分区表的作用示意图
在上图当中，我们知道硬盘的四个分割记录区仅使用到两个，P1为主要分割，而P2则为扩展分配。请注意，扩展分配的目的是使用额外的磁区来记录分割资讯，扩展分配本身并不能被拿来格式化。然后我们可以透过扩展分配所指向的那个区块继续作分割的记录。
如上图右下方那个区块有继续分割出五个分割槽，这五个由扩展分配继续切出来的分割槽，就被称为逻辑分割槽(logical partition)。同时注意一下，由於逻辑分割槽是由扩展分配继续分割出来的，所以他可以使用的磁柱范围就是扩展分配所配置的范围喔！也就是图中的101~400啦！
同样的，上述的分割槽在Linux系统中的装置档名分别如下：

P1:/dev/hda1
P2:/dev/hda2
L1:/dev/hda5
L2:/dev/hda6
L3:/dev/hda7
L4:/dev/hda8
L5:/dev/hda9

仔细看看，怎么装置档名没有/dev/hda3与/dev/hda4呢？因为前面四个号码都是保留给Primary或Extended用的嘛！所以逻辑分割槽的装置名称号码就由5号开始了！这是个很重要的特性，不能忘记喔！
主要分割、扩展分配与逻辑分割的特性我们作个简单的定义罗：

主要分割与扩展分配最多可以有四笔(硬盘的限制)
扩展分配最多只能有一个(操作系统的限制)
逻辑分割是由扩展分配持续切割出来的分割槽；
能够被格式化后，作为数据存取的分割槽为主要分割与逻辑分割。
扩展分配无法格式化；
逻辑分割的数量依操作系统而不同，在Linux系统中，IDE硬盘最多有59个逻辑分割(5号到63号)， SATA硬盘则有11个逻辑分割(5号到15号)。

事实上，分割是个很麻烦的东西，因为他是以磁柱为单位的『连续』磁碟空间，且扩展分配又是个类似独立的磁碟空间，所以在分割的时候得要特别注意。我们举底下的例子来解释一下好了：

由於第一个磁区所记录的分割表与MBR是这么的重要，几乎只要读取硬盘都会先由这个磁区先读起。因此，如果整颗硬盘的第一个磁区(就是MBR与partition table所在的磁区)物理实体坏掉了，那这个硬盘大概就没有用了！因为系统如果找不到分割表，怎么知道如何读取磁柱区间呢？您说是吧！底下还有一些例题您可以思考看看：

4、启动流程与主要启动记录区(MBR)
我们在计算机概论里面谈到了，没有运行软件的硬件是没有用的，除了会电人之外...，而为了计算机硬件系统的资源合理分配，因此有了操作系统这个系统软件的产生。由於操作系统会控制所有的硬件并且提供核心功能，因此我们的计算机就能够认识硬盘内的文件系统，并且进一步的读取硬盘内的软件文件与运行该软件来达成各项软件的运行目的。

问题是，你有没有发现，既然操作系统也是软件，那么我的计算机又是如何认识这个操作系统软件并且运行他的？明明启动时我的计算机还没有任何软件系统，那他要如何读取硬盘内的操作系统文件啊？嘿嘿！这就得要牵涉到计算机的启动程序了！底下就让我们来谈一谈这个启动程序吧！

在计算机概论里面我们有谈到那个可爱的BIOS与CMOS两个东西， CMOS是记录各项硬件参数且嵌入在主板上面的储存器，BIOS则是一个写入到主板上的一个韧体(再次说明，韧体就是写入到硬件上的一个软件程序)。这个BIOS就是在启动的时候，计算机系统会主动运行的第一个程序了！

接下来BIOS会去分析计算机里面有哪些储存设备，我们以硬盘为例，BIOS会依据使用者的配置去取得能够启动的硬盘，并且到该硬盘里面去读取第一个磁区的MBR位置。 MBR这个仅有446 bytes的硬盘容量里面会放置最基本的启动管理程序，此时BIOS就功成圆满，而接下来就是MBR内的启动管理程序的工作了。

这个启动管理程序的目的是在加载(load)核心文件，由於启动管理程序是操作系统在安装的时候所提供的，所以他会认识硬盘内的文件系统格式，因此就能够读取核心文件，然后接下来就是核心文件的工作，启动管理程序也功成圆满，之后就是大家所知道的操作系统的任务啦！

简单的说，整个启动流程到操作系统之前的动作应该是这样的：

BIOS：启动主动运行的韧体，会认识第一个可启动的装置；
MBR：第一个可启动装置的第一个磁区内的主要启动记录区块，内含启动管理程序；
启动管理程序(boot loader)：一支可读取核心文件来运行的软件；

核心文件：开始操作系统的功能...

由上面的说明我们会知道，BIOS与MBR都是硬件本身会支持的功能，至於Boot loader则是操作系统安装在MBR上面的一套软件了。由於MBR仅有446 bytes而已，因此这个启动管理程序是非常小而美的。这个boot loader的主要任务有底下这些项目：

提供菜单：使用者可以选择不同的启动项目，这也是多重启动的重要功能！
加载核心文件：直接指向可启动的程序区段来开始操作系统；
转交其他loader：将启动管理功能转交给其他loader负责。

上面前两点还容易理解，但是第三点很有趣喔！那表示你的计算机系统里面可能具有两个以上的启动管理程序呢！有可能吗？我们的硬盘不是只有一个MBR而已？是没错啦！但是启动管理程序除了可以安装在MBR之外，还可以安装在每个分割槽的启动磁区(boot sector)喔！瞎密？分割槽还有各别的启动磁区喔？没错啊！这个特色才能造就『多重启动』的功能啊！

我们举一个例子来说，假设你的个人计算机只有一个硬盘，里面切成四个分割槽，其中第一、二分割槽分别安装了Windows及Linux，你要如何在启动的时候选择用Windows还是Linux启动呢？假设MBR内安装的是可同时认识Windows/Linux操作系统的启动管理程序，那么整个流程可以图示如下：

在上图中我们可以发现，MBR的启动管理程序提供两个菜单，菜单一(M1)可以直接加载Windows的核心文件来启动；菜单二(M2)则是将启动管理工作交给第二个分割槽的启动磁区(boot sector)。当使用者在启动的时候选择菜单二时，那么整个启动管理工作就会交给第二分割槽的启动管理程序了。当第二个启动管理程序启动后，该启动管理程序内(上图中)仅有一个启动菜单，因此就能够使用Linux的核心文件来启动罗。这就是多重启动的工作情况啦！我们将上图作个总结：

每个分割槽都拥有自己的启动磁区(boot sector)
图中的系统槽为第一及第二分割槽，
实际可启动的核心文件是放置到各分割槽内的！
loader只会认识自己的系统槽内的可启动核心文件，以及其他loader而已；
loader可直接指向或者是间接将管理权转交给另一个管理程序。

那现在请你想一想，为什么人家常常说：『如果要安装多重启动，最好先安装Windows再安装Linux』呢？这是因为：

Linux在安装的时候，你可以选择将启动管理程序安装在MBR或各别分割槽的启动磁区，而且Linux的loader可以手动配置菜单(就是上图的M1, M2...)，所以你可以在Linux的boot loader里面加入Windows启动的选项；
Windows在安装的时候，他的安装程序会主动的覆盖掉MBR以及自己所在分割槽的启动磁区，你没有选择的机会，而且他没有让我们自己选择菜单的功能。

因此，如果先安装Linux再安装Windows的话，那MBR的启动管理程序就只会有Windows的项目，而不会有Linux的项目 (因为原本在MBR内的Linux的启动管理程序就会被覆盖掉)。那需要重新安装Linux一次吗？当然不需要，你只要用尽各种方法来处理MBR的内容即可。例如利用全中文的spfdisk(http://spfdisk.sourceforge.net/)软件来安装认识Windows/Linux的管理程序，也能够利用Linux的救援模式来挽救MBR即可。

启动管理程序与Boot sector的观念是非常重要的，我们会在第二十章分别介绍，您在这里只要先对於(1)启动需要启动管理程序，而(2)启动管理程序可以安装在MBR及Boot Sector两处这两个观念有基本的认识即可，一开始就背太多东西会很混乱啦！

5、Linux安装模式下，磁盘分区的选择(极重要)
（1）目录树结构(directory tree)
我们前面有谈过Linux内的所有数据都是以文件的形态来呈现的，所以罗，整个Linux系统最重要的地方就是在於目录树架构。所谓的目录树架构(directory tree)就是以根目录为主，然后向下呈现分支状的目录结构的一种文件架构。所以，整个目录树架构最重要的就是那个根目录(root directory)，这个根目录的表示方法为一条斜线『/』，所有的文件都与目录树有关。目录树的呈现方式如下图所示：

如上图所示，所有的文件都是由根目录(/)衍生来的，而次目录之下还能够有其他的数据存在。上图中长方形为目录，波浪形则为文件。那当我们想要取得mydata那个文件时，系统就得由根目录开始找，然后找到home接下来找到dmtsai，最终的档名为：/home/dmtsai/mydata的意思。

我们现在知道整个Linux系统使用的是目录树架构，但是我们的文件数据其实是放置在磁盘分区槽当中的，现在的问题是『如何结合目录树的架构与磁碟内的数据』呢？这个时候就牵扯到『挂载(mount)』的问题啦！

（2）文件系统与目录树的关系(挂载)
所谓的『挂载』就是利用一个目录当成进入点，将磁盘分区槽的数据放置在该目录下；也就是说，进入该目录就可以读取该分割槽的意思。这个动作我们称为『挂载』，那个进入点的目录我们称为『挂载点』。由於整个Linux系统最重要的是根目录，因此根目录一定需要挂载到某个分割槽的。至於其他的目录则可依使用者自己的需求来给予挂载到不同的分割槽。我们以下图来作为一个说明：

上图中假设我的硬盘分为两槽，partition 1是挂载到根目录，至於partition 2则是挂载到/home这个目录。这也就是说，当我的数据放置在/home内的各次目录时，数据是放置到partition 2的，如果不是放在/home底下的目录，那么数据就会被放置到partition 1了！

其实判断某个文件在那个partition底下是很简单的，透过反向追踪即可。以上图来说，当我想要知道/home/vbird/test这个文件在那个partition时，由test --> vbird --> home --> /，看那个『进入点』先被查到那就是使用的进入点了。所以test使用的是/home这个进入点而不是/喔！

（3）distributions安装时，挂载点与磁盘分区的规划
既然我们在Linux系统下使用的是目录树系统，所以安装的时候自然就得要规划磁盘分区与目录树的挂载了。实际上，在Linux安装的时候已经提供了相当多的默认模式让你选择分割的方式了，不过，无论如何，分割的结果可能都不是很能符合自己主机的样子！因为毕竟每个人的『想法』都不太一样！因此，强烈建议使用『自订安装, Custom 』这个安装模式！在某些Linux distribution中，会将这个模式写的很厉害，叫做是『Expert, 专家模式』，这个就厉害了，请相信您自己，了解上面的说明后，就请自称为专家了吧！没有问题！

自订安装『Custom』：
A：初次接触Linux：只要分割『 / 』及『swap』即可：
通常初次安装Linux系统的朋友们，我们都会建议他直接以一个最大的分割槽『 / 』来安装系统。这样作有个好处，就是不怕分割错误造成无法安装的困境！例如/usr是Linux的可运行程序及相关的文件摆放的目录，所以他的容量需求蛮大的，万一你分割了一块分割槽给/usr，但是却给的不够大，那么就伤脑筋了！因为会造成无法将数据完全写入的问题，就有可能会无法安装啦！因此如果你是初次安装的话，那么可以仅分割成两个分割槽『 / 与 Swap 』即可。

B：建议分割的方法：预留一个备用的剩余磁碟容量！
在想要学习Linux的朋友中，最麻烦的可能就是得要常常处理分割的问题，因为分割是系统管理员很重要的一个任务。但如果你将整个硬盘的容量都用光了，那么你要如何练习分割呢？所以鸟哥在后续的练习中也会这样做，就是请你特别预留一块不分割的磁碟容量，作为后续练习时可以用来分割之用！

此外，预留的分割槽也可以拿来做为备份之用。因为我们在实际操作Linux系统的过程中，可能会发现某些script或者是重要的文件很值得备份时，就可以使用这个剩余的容量分割出新的分割槽，并使用来备份重要的配置档或者是script。这有个最大的好处，就是当我的Linux重新安装的时候，我的一些软件或工具程序马上就可以直接在硬盘当中找到！呵呵！重新安装比较便利啦。为什么要重新安装？因为没有安装过Linux十次以上，不要说你学会了Linux了啦！慢慢体会这句话吧！

选择Linux安装程序提供的默认硬盘分割方式：
对於首次接触Linux的朋友们，鸟哥通常不建议使用各个distribution所提供默认的Server安装方式，因为会让你无法得知Linux在搞什么鬼，而且也不见得可以符合你的需求！而且要注意的是，选择Server的时候，请『确定』你的硬盘数据是不再需要！因为Linux会自动的把你的硬盘里面旧有的数据全部杀掉！此外，硬盘至少需要2 GB以上才可以选择这一个模式！

现在你知道Linux为什么不好学了吧？因为很多基础知识都得要先了解！否则连安装都不知道怎么安装～现在你知道Linux的可爱了吧！因为如果你学会了，嘿嘿！很多计算机系统/操作系统的概念都很清晰，转换到不同的资讯跑道是比较容易的喔！

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