1 Lunix的主机规划

1.1 Lunix与硬件的搭配

在 Linux 系统中，每个装置都被当成一个文件来对待,因此，每个硬件装置都有一个对应的文件夹。举例来说，IDE 驱动器接口的硬盘的文件名即为/dev/sd[a-d]，其中，括号内的字母为a-d当中的任意一个，亦即有/dev/sda, /dev/sdb, /dev/sdc, 及 /dev/sdd 这四个文件的意思，且几乎所有的硬件装置文件都在/dev 这个目录内。

以下为常见装置在Lunix当中的对应文档名

装置	装置在 Linux 内的文件名
SCSI/SATA/USB 硬盘机	/dev/sd[a-p]
USB 快闪碟	/dev/sd[a-p] (与 SATA 相同)
VirtI/O 界面	/dev/vd[a-p] (用于虚拟机内)
软盘驱动器	/dev/fd[0-7]
打印机	/dev/lp[0-2] (25 针打印机)           /dev/usb/lp[0-15] (USB 界面)
鼠标	/dev/input/mouse[0-15] (通用)    /dev/psaux (PS/2 界面)           /dev/mouse (当前鼠标)
CDROM/DVDROM	/dev/ht0 (IDE 界面)     /dev/st0 (SATA/SCSI 界面)       /dev/tape (当前磁带)
IDE 硬盘机	/dev/hd[a-d] (旧式系统才有)

2 磁盘分区 

2.1 为什么要给磁盘分区 

1 数据的安全性

分区后各槽之间数据互不影响，如给C盘重装系统，不影响D盘中的数据资料。

2 系统的效能考虑

缩小磁盘的读取范围。
 

2.2 如何分区

2.21 硬盘的组成

在分析如何给磁盘分区之前，我们在回顾下硬盘的组成 。

硬盘中一般会有多个盘片组成，每个盘片包含两个面，每个盘面都对应地有一个读/写磁头。受到硬盘整体体积和生产成本的限制，盘片数量都受到限制，一般都在5片以内。盘片的编号自下向上从0开始，如最下边的盘片有0面和1面，再上一个盘片就编号为2面和3面。

下图显示的是一个盘面，盘面中一圈圈灰色同心圆为一条条磁道，从圆心向外画直线，可以将磁道划分为若干个弧段，每个磁道上一个弧段被称之为一个扇区（图践绿色部分）。扇区是磁盘的最小组成单元，通常是512字节。（由于不断提高磁盘的大小，部分厂商设定每个扇区的大小是4096字节）

 

2.22 分区

是否每个扇区都一样重要呢？其实整颗磁盘的第一个扇区特别的重要，因为他记录了整颗磁盘的重要信息！ 早期磁盘第一个扇区里面含有的重要信息我们称为 MBR (Master Boot Record) 格式，但是由于近年来磁盘的容量不断扩大，造成读写上的一些困扰， 甚至有些大于 2TB 以上的磁盘分区已经让某些操作系统无法存取（Windows 2000/XP 32位不能支持 2TB 以上的网络存贮硬盘，因为这些硬盘是通过网络间接存取的。）。因此后来又多了一个新的磁盘分区格式，称为 GPT (GUID partition table)！ 

参考对照磁柱或扇区号码的方式来记录分区，相应信息记录在分区表上，因此这两种方式对应两种不同格式的分区表， MSDOS(MBR) 与 GPT 磁盘分区表(partition table)。

MSDOS (MBR) 分区表格式与限制：

早期的 Linux 系统为了兼容于 Windows 的磁盘，因此使用的是支持 Windows 的 MBR(Master Boot Record, 主要开机纪录区) 的方式来处理开机管理程序与分区表！而开机管理程序纪录区与分区表则通通放在磁盘的第一个扇区，这个扇区通常是 512bytes 的大小。

• 主要启动记录区(Master Boot Record, MBR)：可以安装开机管理程序的地方，有 446 bytes

• 分区表(partition table)：记录整颗硬盘分区的状态，有 64 bytes

由于分区表就只有 64 bytes 而已，最多只能容纳四笔分区的记录。64个字节（1BEH～1FDH）来描述分区，在这64字节中，描述一个分区的属性需要16个字节。这四个分区的记录被称为主要(Primary)或延伸(Extended)分区槽。PE！

GUID partition table, GPT 磁盘分区表：

因为过去一个扇区大小就是 512bytes 而已，不过目前已经有 4K 的扇区设计出现！为了兼容于所有的磁盘，因此在扇区的定义上面， 大多会使用所谓的逻辑区块地址(Logical Block Address, LBA)来处理。GPT 将磁盘所有区块以此 LBA(预设为512bytes) 来规划，而第一个 LBA 称为 LBA0 (从0 开始编号)。
       与 MBR 仅使用第一个 512bytes 区块来纪录不同， GPT 使用了 34 个 LBA 区块来纪录分区信息！同时与过去 MBR 仅有一的区块不同， GPT 除了前面 34 个 LBA 之外，整个磁盘的最后 33 个 LBA 也拿来作为另一个备份！

2.3 开机流程中的 BIOS 与 UEFI 开机检测程序

计算机是如何读取硬盘内的操作系统文件的呢？当然是依靠开机程序。基本上，目前的主机系统在加载硬件驱动方面的程序，主要有早期的 BIOS 与新的 UEFI 两种机制。

2.31 BIOS 搭配 MBR/GPT 的开机流程

在计算器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 就是在开机的时候，计算机系统会主动执行的第一个程序了！

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 会依据使用者的设定去取得能够开机的硬盘，并且到该硬盘里面去读取第一个扇区的 MBR 位置。MBR 这个仅有 446 bytes的硬盘容量里面会放置最基本的开机管理程序， 此时 BIOS 就功成圆满，而接下来就是 MBR 内的开机管理程序的工作了。

这个开机管理程序的目的是在加载(load)核心文件， 由于开机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。

简而言之：

1 . BIOS：开机主动执行的韧体，会认识第一个可开机的装置；

2. MBR：第一个可开机装置的第一个扇区内的主要启动记录区块，内含开机管理程序；

3. 开机管理程序(boot loader)：一支可读取核心文件来执行的软件； 

4. 核心文件：开始操作系统的功能... 

BIOS 与 MBR 都是硬件本身会支持的功能，至于 Boot loader 则是操作系统安装在 MBR 上面的一套软件了。由于 MBR 仅有 446 bytes 而已，因此这个开机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：

1. 提供选单：用户可以选择不同的开机项目，这也是多重引导的重要功能！

2. 载入核心文件：直接指向可开机的程序区段来开始操作系统；

3. 转交其他 loader：将开机管理功能转交给其他 loader 负责。

2.32 UEFI BIOS 搭配 GPT 开机的流程 

我们现在知道 GPT 可以提供到 64bit 的寻址，然后也能够使用较大的区块来处理开机管理程序。但是 BIOS 需要要透过 GPT 提供兼容模式才能够读写这个磁盘装置～而且 BIOS 仅为 16 位的程序，在与现阶段新的操作系统接轨方面有点弱掉了！ 为了解决这个问题，因此就有了 UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) 这个统一可延伸韧体界面的产生。

UEFI 主要是想要取代 BIOS 这个韧体界面，因此我们也称 UEFI 为 UEFI BIOS 就是了。UEFI 使用 C 程序语言，比起使用汇编语言的传统 BIOS 要更容易开发！也因为使用 C 语言来撰写，因此如果开发者够厉害，甚至可以在 UEFI 开机阶段就让该系统了解 TCP/IP 而直接上网！ 根本不需要进入操作系统！这让小型系统的开发充满各式各样的可能性！

2.33 传统 BIOS 与 UEFI 的差异

比较项目	传统 BIOS	UEFI
使用程序语言	汇编语言	C 语言
硬件资源控制	使用中断 (IRQ) 管理 不可变的内存存取 不可变的输入/输出存取	使用驱动程序与协议
处理器运作环境	16 位	CPU 保护模式
扩充方式	透过 IRQ 连结	直接加载驱动程序
第三方厂商支持	较差	较差 较佳且可支持多平台
图形化能力	较差	较佳
内建简化操作系统前环境	不支持	支持

2.4 Linux 安装模式下，磁盘分区的选择

Linux 内的所有数据都是以文件的形态来呈现的，整个 Linux 系统最重要的地方就是在于目录树架构。 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。

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盘内的数据』呢？ 这个时候就需要到『挂载(mount)』。

2.41 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区槽的意思。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』。 由于整个 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区槽的。 至于其他的目录则可依用户自己的需求来给予挂载到不同的分区槽。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，至于 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！