Что такое основной раздел

Что такое разделы и тома диска

Твердотельные диски, жёсткие диски, USB-накопители, SD-карты — всё, что имеет место для хранения, должно быть разбито на разделы. Неразделенный диск нельзя использовать, пока он не содержит хотя бы один раздел, но диск также может содержать несколько разделов.

Большинству пользователей не придётся беспокоиться о создании разделов, но вам, возможно, придётся работать с разделами при установке операционной системы или настройке нового диска.

Что такое раздел и том диска?

Многие диски поставляются с уже настроенным одним разделом, но все устройства хранения рассматриваются как масса нераспределенного свободного пространства, когда они не содержат разделов. Чтобы фактически настроить файловую систему и сохранить любые файлы на диск, диску нужен раздел.

Раздел может содержать все дисковое пространство на диске или только его часть. На многих устройствах хранения один раздел часто занимает весь диск.

Разделы необходимы, потому что вы не можете просто начать записывать файлы на пустой диск. Сначала необходимо создать хотя бы один контейнер с файловой системой. Этот контейнер и называется partition, то есть «раздел». У вас может быть один раздел, содержащий всё пространство для хранения на диске, или можно разделить пространство на двадцать разных разделов. В любом случае вам понадобится хотя бы один раздел на диске перед тем, как его можно будет использовать.

После создания раздела раздел форматируется в соответствии с файловой системой, такой как файловая система NTFS на дисках Windows, файловая система FAT32 для съёмных дисков, файловая система HFS+ на компьютерах Mac или файловая система ext4 в Linux. Затем файлы записываются в эту файловую систему раздела.

Почему возможно создать несколько разделов и когда это нужно

Скорее всего, вы не хотите, чтобы на USB-накопителе было несколько разделов — один раздел позволит вам рассматривать USB-накопитель как единое целое. Если у вас несколько разделов, при подключении USB-накопителя к компьютеру появятся несколько разных дисков.

Однако вам может понадобиться несколько разделов по другим причинам. Каждый раздел может быть изолирован от других и даже иметь другую файловую систему. Например, многие компьютеры Windows поставляются с отдельным разделом восстановления, где хранятся файлы, необходимые для восстановления операционной системы Windows до заводских настроек по умолчанию. При восстановлении Windows файлы из этого раздела копируются в основной раздел. Раздел восстановления обычно скрыт, поэтому вы не можете получить к нему доступ из Windows и испортить его. Если бы файлы восстановления хранились в основном системном разделе, их было бы легче удалить, заразить или повредить.

Некоторым продвинутым пользователям Windows нравится создавать отдельный раздел для файлов с личными данными. При переустановке Windows вы можете стереть системный диск и оставить раздел данных нетронутым. Если вы хотите установить Linux на свой компьютер с Windows, вы можете установить его на тот же диск — система Linux будет установлена в один или несколько отдельных разделов, поэтому Windows и Linux не будут мешать друг другу.

Системы Linux обычно состоят из нескольких разделов. Например, в системах Linux есть раздел подкачки, который функционирует как файл подкачки в Windows. Раздел подкачки отформатирован в другую файловую систему. В Linux вы можете создавать разделы, как вам нравится, давая различным системным каталогам отдельный раздел.

Первичный, расширенный и логический разделы

Сказанное далее справедливо для дисков с MBR. Подробности смотрите в статье «Как проверить, использует ли диск GPT или MBR, и конвертировать в GPT или MBR».

При разбиении на разделы вы должны понимать разницу между первичным, расширенным и логическим разделами. На диске с традиционной таблицей разделов (MBR) может быть не более четырёх разделов. Расширенные и логические разделы — способ обойти это ограничение.

Каждый диск может иметь до четырёх основных разделов или трёх основных разделов и расширенного раздела. Если вам нужно четыре раздела или меньше, вы можете просто создать их как основные разделы.

Как разбить диск на разделы (тома)

Разбиение на разделы с помощью графических инструментов довольно просто, если вы знаете, что делаете. При установке операционной системы — Windows или Linux — установщик вашей операционной системы предложит экран разбиения на разделы, где вы можете создавать, удалять, форматировать и изменять размер разделов. (Обратите внимание, что удаление или форматирование раздела приведёт к удалению всех данных на нем!)

Вы также можете использовать такие инструменты, как «Управление дисками» в Windows и GParted в Linux, для управления разделами на системном диске или других дисках. Вы не всегда можете изменить раздел во время его использования — например, вы не можете удалить системный раздел Windows, когда вы запускаете с него Windows! Поэтому вам может потребоваться загрузиться с Live CD Linux или использовать установочный диск операционной системы, чтобы внести множество изменений.

Эти инструменты позволяют разбивать системные диски, а также другие внутренние диски, внешние диски, USB-накопители, SD-карты и другие носители.

Разделы выглядят как диски, но не дают одинаковых преимуществ в производительности

Операционные системы отображают отдельные разделы как отдельные диски. Например, если на вашем компьютере есть один диск с объёмом памяти 500 ГБ, в Windows вам будет доступен диск C:\ с 500 ГБ свободного места. Но если вы разделите этот диск пополам, у вас будет диск C:\ с 250 ГБ пространства и диск D:\ с 250 ГБ, отображаемый в проводнике Windows.

Эти диски могут выглядеть как отдельные физические устройства, но они не являются таковыми. Хотя они выглядят как разные диски, это одно и то же физическое оборудование. И скорость этого диска делится на них, если вы используете два диска одновременно. Вы не получите преимущества в производительности от использования двух отдельных разделов по сравнению с использованием двух отдельных физических дисков.

Большинству людей не нужно беспокоиться об этом, поскольку диски обычно поставляются с одним разделом, операционная система разбивает их автоматически.

Источник

Логический раздел жесткого диска: суть и преобразование

Разделы жесткого диска распределяются на основные и логические. Основной тип раздела диска имеет другое название – первичный. Первичные или основные разделы диска применяются для запуска ОС. В данном системном разделе С непосредственно устанавливается операционная система. Там имеется небольшой раздел, в котором зарезервировано пространство (100, 350 или 500 Мб), который с версии Виндовс 7 используется для нужд операционный системы.

Логический диск функционально ничем не отличается от основных дисков. На основных и логических разделах содержится информация. Единственно отличие – это с логических разделов диска невозможно осуществить запуск Windows. Если производится превращение системного раздела С в логический из основного, то Виндовс не будет функционировать полноценно.

Во всех случаях она не будет загружаться, если логическим создать небольшой технический раздел, где имеется зарезервированное пространство для хранения данных загрузки.

Давайте рассмотрим, что такое логический диск и способы преобразования их из одного вида в иной.

Лимит на диске основных разделов

Один жесткий диск может использовать не более четырех основных разделов, если логические диски при этом отсутствуют. Если появляется необходимость создать более четырех разделов диска, то новый создаваемый четвертый раздел и все последующие должны быть логическими. После создания тройки основных разделов, четвертый будет расширенным или дополнительным. Он имеет вид контейнера, который можно разделить на много логических разделов.

Формирование логических и основных разделов

Стандартная утилита по управлению дисками в Виндовс не обеспечивает пользователю возможностей по выбору типа раздела. Данная утилита создает оптимальный расклад сама для большинства случаев. По умолчанию 3 первых созданных ею раздела становятся основными. Начиная с 4-го, все создаваемые разделы данной утилитой автоматически становятся логическими. Теперь понятен смысл, как создавать логические диски без использования стороннего софта.

AOMEI Partition Assistant

Данный принцип работы заложен и в стороннем менеджере дискового пространства — AOMEI Partition Assistant. Вначале три раздела создаются основными по умолчанию, а с четверного – логические. AOMEI Partition Assistant отличается от стандартной утилиты Виндовс наличием расширенного режима настроек по созданию разделов диска. Там вручную есть возможность выбрать логический или основной тип для первых трех создаваемых разделов.

Paragon Hard Disk Manager

Приложение Paragon Hard Disk Manager также является почитателем шаблонных предустановок. В настройках по умолчанию создания раздела диска первые 3 раздела рассматриваются как основные. Как и в предыдущем софте, логическая структура диска может быть установлена вручную. В интерфейсе приложения она обозначается как расширенная структура.

Acronis Disk Director

В отличие от вышеприведенного софта, в Acronis Disk Director нет шаблонных параметров. По умолчанию в форме создания новых разделов предусматривается использование логического раздела. Параметры данного раздела нужно поменять вручную. Чтобы создать основной раздел, требуется выделить надпись «Основной» и возле пункта «Активный», если производится формирование раздела для Виндовс.

Замена логического раздела диска на основной и наоборот

В каких ситуациях может появиться необходимость произвести смену логического типа раздела диска и обратно? Необходимость подобного процесса связано с неудачными экспериментами в ходе преобразования системных разделов Windows в логические из основных. Сюда относятся и проблемы, которые могут возникнуть с установкой Виндовс, когда на винчестере изначально созданы только логические разделы.

Обратная операция, заключающаяся в преобразовании в логический основного раздела, может стать актуальной, когда на винчестере больше основных дисков, чем необходимо для конкретной работы. Например, это нужно при восстановлении Windows из резервной копии на тот раздел, который является отличным от исходного. Здесь речь идет про перенос системы на другой винчестер, где уже осуществлено распределение. Важно сохранить структуру и информацию несистемных разделов. На системный раздел восстанавливается «обжитая» Виндовс из резервной копии.

Если в винчестере 4 основных раздела без логических, или имеется 3 основных, а остальные – логические, то софт для резервного копирования в некоторых ситуациях не сможет выполнить операцию по восстановлению Windows. В резервной копии может быть не один системный раздел С, а еще и технический раздел, где зарезервировано пространство для нужд Виндовс. Системный раздел С и данный небольшой раздел по завершению операции восстановления, если она возможна, разделили бы основный раздел на 2 раздела, которые также основные. Получается, что нарушается правило – или 3 основных раздела, а остальные – логические, или 4 основных разделов без логических.

В подобной ситуации проблема решается следующим образом: преобразование одного из не системных разделов с содержащимися файлами из основного в логический. Вопрос, как объединить логические диски, достаточно нетривиальная задача.

Установка Виндовс на логический раздел диска

Если на винчестере имеются основные разделы, даже в случае целенаправленной установки Виндовс на логический раздел, ОС самостоятельно по ходу установки произведет преобразование его в основной. Windows способен выкрутиться даже из такой ситуации, когда исчерпан лимит на основные разделы. Будет произведено обустройство технического раздела на любом доступном для этого основном разделе.

Если на винчестере будут только логические разделы, то Виндовс на захочет устанавливаться на этапе выбора дискового раздела. Удобней будет, если на винчестере будут отсутствовать данные или они не будут иметь особой важности.

Проблему легко решить с использованием подручных средств самого установочного диска ОС:

Если диск не нужно делить на разделы, например, используется SSD 60 Гб, то можно не проводить создание никаких разделов. Достаточно только установить Виндовс на «Незанятое место на диске».

Когда на жестком диске огромный объем данных, то нужно применять специальный софт для работы с дисковым пространством.

Преобразование основного дискового раздела в логический и наоборот

Назначенная логическая организация файловой системы при создании раздела впоследствии не меняется стандартной утилитой Виндовс. Для решения вопроса можно использовать более функциональное решение в виде Acronis Disk Director 12.

Аналогичным образом выполняется операция по преобразованию логического раздела диска в основной тип. На выбранном разделе следует выбрать в контекстном меню функции «Преобразовать в основной».

При отдельных случаях возвращения для технического раздела Виндовс основного вида таким способом, потребуется произвести дополнительное восстановление загрузочного сектора.

Завершение

Теперь мы разобрались, что означает логический диск и как его преобразовать. Новички, которые собираются проводить эксперименты с компьютерным дисковым пространством, должны знать следующую информацию. Проводить проверку потенциала профессиональных программ в данной области не обязательно на физических дисках компьютера. Для подобных целей средствами Windows можно произвести создание виртуального VHD диска, инициализировать его и уже с ним осуществлять различные эксперименты.

Источник

Изучаем структуры MBR и GPT

Для работы с жестким диском его для начала необходимо как-то разметить, чтобы операционная система могла понять в какие области диска можно записывать информацию. Поскольку жесткие диски имеют большой объем, их пространство обычно разбивают на несколько частей — разделов диска. Каждому такому разделу может быть присвоена своя буква логического диска (для систем семейства Windows) и работать с ним можно, как будто это независимый диск в системе.

Способов разбиения дисков на разделы на сегодняшний день существует два. Первый способ — использовать MBR. Этот способ применялся еще чуть ли не с появления жестких дисков и работает с любыми операционными системами. Второй способ — использовать новую систему разметки — GPT. Этот способ поддерживается только современными операционными системами, поскольку он еще относительно молод.

Структура MBR

До недавнего времени структура MBR использовалась на всех персональных компьютерах для того, чтобы можно было разделить один большой физический жесткий диск (HDD) на несколько логических частей — разделы диска (partition). В настоящее время MBR активно вытесняется новой структурой разделения дисков на разделы — GPT (GUID Partition Table). Однако MBR используется еще довольно широко, так что посмотрим что она из себя представляет.

MBR всегда находится в первом секторе жесткого диска. При загрузке компьютера, BIOS считывает этот сектор с диска в память по адресу 0000:7C00h и передает ему управление.

Итак, первая секция структуры MBR — это секция с исполняемым кодом, который и будет руководить дальнейшей загрузкой. Размер этой секции может быть максимум 440 байт. Далее идут 4 байта, отведенные на идентификацию диска. В операционных системах, где идентификация не используется, это место может занимать исполняемый код. То же самое касается и последующих 2 байт.

Начиная со смещения 01BEh находится сама таблица разделов жесткого диска. Таблица состоит из 4 записей (по одной на каждый возможный раздел диска) размером 16 байт.

Структура записи для одного раздела:

Первым байтом в этой структуре является признак активности раздела. Этот признак определяет с какого раздела следует продолжить загрузку. Может быть только один активный раздел, иначе загрузка продолжена не будет.

Следующие три байта — это так называемые CHS-координаты первого сектора раздела.

По смещению 04h находится код типа раздела. Именно по этому типу можно определить что находится в данном разделе, какая файловая система на нем и т.п. Список зарезервированных типов разделов можно посмотреть, например, в википедии по ссылке Типы разделов.

После типа раздела идут 3 байта, определяющие CHS-координаты последнего сектора раздела.

CHS-координаты сектора расшифровываются как Cylinder Head Sector и соответственно обозначают номер цилиндра (дорожки), номер головки (поверхности) и номер сектора. Цилиндры и головки нумеруются с нуля, сектор нумеруется с единицы. Таким образом CHS=0/0/1 означает первый сектор на нулевом цилиндре на нулевой головке. Именно здесь находится сектор MBR.

Все разделы диска, за исключением первого, обычно начинаются с нулевой головки и первого сектора какого-либо цилиндра. То есть их адрес будет N/0/1. Первый раздел диска начинается с головки 1, то есть по адресу 0/1/1. Это все из-за того, что на нулевой головке место уже занято сектором MBR. Таким образом, между сектором MBR и началом первого раздела всегда есть дополнителььные неиспользуемые 62 сектора. Некоторые загрузчики ОС используют их для своих нужд.

Интересен формат хранения номера цилиндра и сектора в структуре записи раздела. Номер цилиндра и номер сектора делят между собой два байта, но не поровну, а как 10:6. То есть на номер сектора приходится младшие 6 бит младшего байта, что позволяет задавать номера секторов от 1 до 63. А на номер цилиндра отведено 10 бит — 8 бит старшего байта и оставшиеся 2 бита от младшего байта: «CCCCCCCC CCSSSSSS», причем в младшем байте находятся старшие биты номера цилиндра.

Проблема с CHS-координатами состоит в том, что с помощью такой записи можно адресовать максимум 8 Гб диска. В эпоху DOS это было приемлемо, однако довольно скоро этого перестало хватать. Для решения этой проблемы была разработана система адресации LBA (Logical Block Addressing), которая использовала плоскую 32-битную нумерацию секторов диска. Это позволило адресовать диски размером до 2Тб. Позже разрядность LBA увеличили до 48 бит, однако MBR эти изменения не затронули. В нем по-прежнему осталась 32-битная адресация секторов.

Итак, в настоящее время повсеместно используется LBA-адресация для секторов на диске и в структуре записи раздела адрес его первого сектора прописывается по смещению 08h, а размер раздела — по смещению 0Ch.

Для дисков размером до 8Гб (когда адресация по CHS еще возможна) поля структуры с CHS-координатами и LBA-адресации должны соответствовать друг другу по значению (корректно конвертироваться из одного формата в другой). У дисков размером более 8Гб значения всех трех байт CHS-координат должны быть равны FFh (для головки допускается также значение FEh).

В конце структуры MBR всегда находится сигнатура AA55h. Она в какой-то степени позволяет проверить, что сектор MBR не поврежден и содержит необходимые данные.

Расширенные разделы

Разделы, отмеченные в таблице типом 05h и 0Fh, это так называемые расширенные разделы. С их помощью можно создавать больше разделов на диске, чем это позволяет MBR. На самом деле расширенных разделов несколько больше, например есть разделы с типами C5h, 15h, 1Fh, 91h, 9Bh, 85h. В основном все эти типы разделов использовались в свое время различными операционными системами (такими как например OS/2, DR-DOS, FreeDOS) с одной и той же целью — увеличить количество разделов на диске. Однако со временем различные форматы отпали и остались только разделы с типами 05h и 0Fh. Единственное исключение — это тип 85h. Он до сих пор может использоваться в Linux для формирования второй цепочки логических дисков, скрытых от других операционных систем. Разделы с типом 05h используются для дисков менее 8Гб (где еще возможна адресация через CHS), а тип 0Fh используется для дисков больше 8Гб (и используется LBA-адресация).

В первом секторе расширенного раздела находится структура EBR (Extended Boot Record). Она во многом схожа со структурой MBR, но имеет следующие отличия:

В отличие от MBR, где позволяется создавать не более четырёх разделов, структура EBR позволяет организовать список логических разделов, ограниченный лишь размером раздела-контейнера (того самого, который с типом 05h или 0Fh). Для организации такого списка используется следующий формат записей: первая запись в таблице разделов EBR указывает на логический раздел, связанный с данным EBR, а вторая запись указывает на следующий в списке раздел EBR. Если данный логический раздел является последним в списке, то вторая запись в таблице разделов EBR должна быть заполнена нулями.

Формат записей разделов в EBR аналогичен формату записи в структуре MBR, однако логически немного отличается.

Признак активности раздела для разделов структуры EBR всегда будет 0, так как загрузка осуществлялась только с основных разделов диска. Координаты CHS, с которых начинается раздел используются, если не задействована LBA-адресация, также как и в структуре MBR.

А вот поля, где в режиме LBA-адресации должны находиться номер начального сектора и количество секторов раздела, в структуре EBR используются несколько иначе.

Для первой записи таблицы разделов EBR в поле начального сектора раздела (смещение 08h) записывается расстояние в секторах между текущим сектором EBR и началом логического раздела, на который ссылается запись. В поле количества секторов раздела (смещение 0Ch) в этом случае пишется размер этого логического раздела в секторах.

Для второй записи таблицы разделов EBR в поле начального сектора раздела записывается расстояние между сектором самой первой EBR и сектором следующей EBR в списке. В поле количества секторов раздела в этом случае пишется размер области диска от сектора этой следующей структуры EBR и до конца логического раздела, относящегося к этой структуре.

Таким образом, первая запись таблицы разделов описывает как найти, и какой размер занимает текущий логический раздел, а вторая запись описывает как найти, и какой размер занимает следующий EBR в списке, вместе со своим разделом.

Структура GPT

В современных компьютерах на смену BIOS пришла новая спецификация UEFI, а вместе с ней и новое устройство разделов на жестком диске — GUID Partition Table (GPT). В этой структуре были учтены все недостатки и ограничения, накладываемые MBR, и разработана она была с большим запасом на будущее.

В структуре GPT используется теперь только LBA-адресация, никаких CHS больше нет и никаких проблем с их конвертацией тоже. Причем под LBA-адреса отведено по 64 бита, что позволяет работать с ними без всяких ухищрений, как с 64-битными целыми числами, а также (если до этого дойдет) даст в будущем возможность без проблем расширить 48-битную LBA-адресацию до 64-битной.

Кроме того, в отличие от MBR, структура GPT хранит на диске две своих копии, одну в начале диска, а другую в конце. Таким образом, в случае повреждения основной структуры, будет возможность восстановить ее из сохраненной копии.

Рассмотрим теперь устройство структуры GPT подробнее. Вся структура GPT на жестком диске состоит из 6 частей:

Защитный MBR-сектор

Первый сектор на диске (с адресом LBA 0) — это все тот же MBR-сектор. Он оставлен для совместимости со старым программным обеспечением и предназначен для защиты GPT-структуры от случайных повреждений при работе программ, которым про GPT ничего не известно. Для таких программ структура разделов будет выглядеть как один раздел, занимающий все место на жестком диске.

Структура этого сектора ничем не отличается от обычного сектора MBR. В его таблице разделов дожна быть создана единственная запись с типом раздела 0xEE. Раздел должен начинаться с адреса LBA 1 и иметь размер 0xFFFFFFFF. В полях для CHS-адресации раздел соответственно должен начинаться с адреса 0/0/2 (сектор 1 занят под саму MBR) и иметь конечный CHS-адрес FF/FF/FF. Признак активного раздела должен иметь значение 0 (неактивный).

При работе компьютера с UEFI, данный MBR-сектор просто игнорируется и никакой код в нем также не выполняется.

Первичный GPT-заголовок

Этот заголовочный сектор содержит в себе данные о всех LBA-адресах, использующихся для разметки диска на разделы.

Структура GPT-заголовка:

Система UEFI проверяет корректность GPT-заголовка, используя контрольный суммы, вычисляемые по алгоритму CRC32. Если первичный заголовок поврежден, то проверяется контрольная сумма копии заголовка. Если контрольная сумма копии заголовка правильная, то эта копия используется для восстановления информации в первичном заголовке. Восстановление также происходит и в обратную сторону — если первичный заголовок корректный, а копия неверна, то копия восстанавливается по данным из первичного заголовка. Если же обе копии заголовка повреждены, то диск становится недоступным для работы.

У таблицы разделов дополнительно существует своя контрольная сумма, которая записывается в заголовке по смещению 0x58. При изменении данных в таблице разделов, эта сумма рассчитывается заново и обновляется в первичном заголовке и в его копии, а затем рассчитывается и обновляется контрольная сумма самих GPT-заголовков.

Таблица разделов диска

Следующей частью структуры GPT является собственно таблица разделов. В настоящее время операционные системы Windows и Linux используют одинаковый формат таблицы разделов — максимум 128 разделов, на каждую запись раздела выделяется по 128 байт, соответственно вся таблица разделов займет 128*128=16384 байт, или 32 сектора диска.

Источник