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硬盘数据安全和数据恢复 硬盘基础知识 基本概念 盘片 硬盘的盘片一般用铝合金作基片 高速旋转的硬盘也有用玻璃作基片的 每一个盘片都有两个盘面 side 即上 下盘面 一般每个盘面都利用上 即都装上磁头可以存储数据 也有极个别的硬盘其盘面数为单数 每一个这样的有效盘面都有一个盘面号 按顺序从上而下自 0 开始依次编号 在硬盘系统中 盘面号又叫磁头号 就是因为每一个有效盘面都有一个对应的读写磁头 硬盘通常有2 3个盘片 所以盘面号 磁头号 为0 3或0 5 磁道 磁盘在低级格式化时被划分成许多同心圆 这些同心圆轨迹叫磁道 Track 磁道从外向内自0开始顺序编号 信息就是记录在这些轨迹中 这些同心圆不是连续记录数据 而是被划分成一段段的圆弧 由于半径不一样 这些圆弧角速度一样 而线速度不一样 外圈的线速度较内圈大 所以在同样的转速下 外圈在同样的时间段里 经过的圆弧长度要比内圈的圆弧长度大 每段圆弧叫做一个扇区 扇区从 1 开始编号 每个扇区中的数据是作为一个单元同时读出或写入的 基本概念 柱面 所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱 通常称做柱面 Cylinder 每个圆柱上的磁头 由上而下从 0 开始编号 数据的读写是按照柱面进行的 即磁头在读写数据时首先在同一柱面内从 0 开始进行操作 依次向下在同一柱面的不同盘面即磁头上进行操作 只在同一柱面所有的磁头全部写完毕后才移动磁头转移到下一柱面 也就是说 一个磁道已写满数据 就在同一柱面的下一个盘面来写 一个柱面写满后 才移到下一个柱面 从下一个柱面的1扇区开始写数据 扇区 操作系统是以扇区 Sector 形式将信息存储在硬盘上的 每个扇区包括512字节的数据和一些其他信息 容量 硬盘容量 盘面数 柱面数 扇区数 512字节关于硬盘容量的大小 经常有人感到迷惑 为什么同一块硬盘 有时显示或报为40GB 有时却只有37GB 这主要是由于表示方法不标准造成的 如1MB到底代表1000000字节 还是代表1048576字节 在一些书籍或报刊杂志上发表的论文中 硬盘空间容量的单位也表示不一 所以造成表示上的不同 硬盘数据组织 硬盘在存储数据之前 一般需经过低级格式化 分区 高级格式化三个步骤之后才能使用 其作用是在物理硬盘上建立一定的数据逻辑结构 一般将硬盘分为5个区域 分别为主引导记录区 DOS引导记录区 文件分配表区 文件目录表区和数据区 实现对数据的存储与管理 低级格式化 lowlevelformat 一块刚出厂的硬盘接在电脑上 即使CMOS中的硬盘参数设置正确 硬盘可能仍然不能使用 因为从硬盘生产厂家出品的硬盘通常还要对其划分磁道和扇区后才能在上面记录数据 现在北能很多的硬盘在出厂前就已做好低级格式化 所以一般我们购买回来的新硬盘不必再做这个工作 低级格式化的主要功能 1 测试硬盘介质 2 为硬盘划分磁道 3 为硬盘的每个磁道按指定的交叉因子间隔安排扇区 4 将扇区ID放置到每个磁道上 完成对扇区的设置 5 对磁盘表面进行测试 对已损坏的磁道和扇区做 坏 标记 6 给硬盘中的每个扇区写入某一ASCII码字符 硬盘数据组织 低级格式化 lowlevelformat 低级格式化就如在一片空地上盖房子 一个个的扇区 为了管理这些房子 还要给它们编上号 记录它们的地址 C H S 盖好房子 编好号以后就能够对这些房子进行户口管理 经过低级格式化后 一块硬盘的 房子 就建造好了 就可以居住 存放数据 低级格式化的场合 1 新购置硬盘或硬盘适配器 要低格后才能使用 现在一般厂家已经代劳 所以一般不必用户自己低格硬盘 2 因长期使用出现坏扇区 致使在操作时常常收到windows的文件损坏报告 3 合理地设置交叉因子 可改善硬盘的数据传输速率 用户要改变一硬盘的交叉因子也只能通过低格来完成 4 硬盘经常出现各种莫名其妙的问题时 可以考虑低级格式化 硬盘数据组织 分区 通常硬盘的容量都比较大 现在PC上硬盘都在80G甚至100G以上 一块硬盘正如一个大柜子 要在这个柜子里存放各种文件 有很多种方法 一般都会把大柜子分成一个一个相对独立的 隔间 或者 抽屉 绝不会就把大柜子当做一个大抽屉来使用的 硬盘的分区正如大柜子的使用 把整个硬盘的存放空间分成一个一个的逻辑分区 分区的优点有 1 便于硬盘的规划 文件的管理 2 有利于病毒的防治和数据的安全 3 硬盘分区可有效地利用磁盘空间 4 提高系统的运行效率 5 便于为不同的用户分配不同的权限 6 方便用户整理磁盘 7 镜像磁盘分区时 也必须在不同的分区之间进行操作 8 安装多个操作系统时 可能需要使用不同类型的文件系统 这也只能在不同的分区上实现 9 逻辑盘比较小 文件性能好 查杀毒速度也快 硬盘数据组织 分区软件 Fdisk 在电脑启动时进入纯DOS模式 然后键入fdisk命令即可进入分区界面 系统会提示是否选择支持FAT32格式的分区 选择 Y 如果有两块以上的硬盘 系统会提示用 F5 键选择要分区的硬盘 不过 Fdisk不支持NTFS等非DOS分区的创建操作 且只能创建一个主分区 硬盘数据组织 分区软件 Fdisk 对于一块新硬盘或没有分区的硬盘 低格已经完成 来说 首要任务就是创建分区 当然 对于一个已经分过区且还有部分未分区空间的硬盘 同样可以进行分区 在Fdisk的主界面的 Enterchoose 处输入选项 1 如果硬盘还有未分区空间 则进入创建分区界面 建立主分区 CreateprimaryDOSPartition 为了便于操作系统的引导 一块硬盘至少要建立一个主分区 所以首先要建立这个主引导分区 选 1 后 系统会询问是否使用最大的可用空间作为主分区 直接回车即可按默认输入 Y 将整块硬盘分成一个主分区 如果输入 N 系统会提示当前可用空间大小 只要在光标处输入需要的分区大小 MB 或百分比即可 完成后会显示分区情况 按 ESC 键返回到创建分区界面 一般来说 用户要根据自己的要求划分硬盘空间 硬盘数据组织 建立扩展分区 CreateextendedDOSPartition 如果不想在硬盘中分出其他的非DOS分区 可以将剩余空间全部分成扩展分区 当然 也可以留出一部分空间供以后利用其它分区软件再行分区 因为Fdisk只能创建一个DOS主分区 在Fdisk的主界面中输入选项 2 后 系统同样提示输入扩展分区的大小 按系统提示或输入新值回车即可 扩展分区创建完成 系统会提示建立逻辑驱动器 可以直接回车把它建成一个逻辑磁盘 也可以根据用户自己的要求 按系统提示的可用逻辑磁盘的空间 输入下一个逻辑的大小或占扩展分区的百分比 直至完全分配完毕 删除分区 DeletePartition 利用Fdisk删除DOS分区的顺序 与建立分区的顺序相反 依次是 逻辑驱动器 扩展分区 主分区 如果硬盘中含有非DOS分区 在这里也会显示出来 可以任意删除 在删除主分区或逻辑分区时 系统会一直不断地 Warning 警告 因为数据会全部丢失 在通过一系列的输入确认 如逻辑驱动器号 卷标等信息后 按 Y 键即可完成删除 硬盘数据组织 设置活动分区 SetActivePartition 分区创建完成 如果有多个分区 必须指定一个用于引导系统的活动分区 通过Fdisk主界面的 Setactivepartition 即可完成 如果硬盘中只有一个主分区 系统会自动把它设置为活动分区 活动分区只能是主分区 显示分区信息 DisplayPartitionInformation 通过Fdisk主界面中的选项4 可以浏览当前硬盘的分区情况 包括逻辑驱动器的分配情况 空间使用情况以及分区格式等信息 一些需要注意的技巧 1 已有分区的数据备份很重要 因为Fdisk可使涉及的分区数据全部丢失 但未删除的分区上的数据 仍完整保留 2 必须在硬盘所有分区删除后 才能对硬盘重新完全分区 但可以对扩展分区中的部分逻辑磁盘进行合并或重新划分 这时只要删除这部分逻辑磁盘即可 不需要删除全部分区 3 Fdisk只能分出一个DOS主分区 建议除了这个分区外 再建立一个扩展分区 分配几个适当的逻辑磁盘 不要把整个硬盘建成一个分区 因为这样一方面不便于文件管理 另一方面也不安全 硬盘数据组织 一些需要注意的技巧 4 不要把数个操作系统全装在一个主分区中 最好利用其他软件分出多个主分区分别安装 安装操作系统的分区 不宜过大 当然也不能太小 因为还有应用程序必须要占用空间 以免经常警告 内存不足 空间不够 分区软件 PartitionMagic PartitionMagic是一款无损分区软件 与Fdisk相比有以下的特点 1 数据无损分区 可以对现有分区进行合并 分割 复制 调整等操作 不破坏现有数据 2 多主分区格式 可以是FAT16 FAT32等DOS主分区 也可以是NTFS HPFS Linux等非DOS主分区 3 分区格式转换 支持FAT16 FAT32格式转换为NTFS格式 也支持NTFS格式转换为FAT16 FAT32格式 4 格式化分区 分区后可以直接进行高级格式化 5 分区隐藏 可以隐藏分区 6 分区簇调整 可以手动调整分区簇的大小 可以是4KB 2KB 1KB或者512B 以减少空间的浪费 7 修改盘符功能 解决一些系统下的盘符交错问题 硬盘数据组织 分区软件 PartitionMagic 基本的分区操作 扩展的功能 选择硬盘和分区空间 PartitionMagic具有保护硬盘数据的功能 所以用户用得最多的就是重新调整已有的分区大小或格式 但在进行分区调整的之前最好做好数据的备份 硬盘数据组织 硬盘的高级格式化 硬盘分区完成后 就建立起一个个相互 独立 的逻辑驱动器 这些逻辑磁盘只是一座座空城 要使用这些城堡 还需要在上面搭建文件系统 这个过程就是逻辑驱动器的高级格式化 高级格式化一定是针对逻辑磁盘而言的 既不是针对物理磁盘 也不是针对某个目录 由于文件系统和逻辑磁盘相对应 所以 也可以说高级格式化针对文件系统 高级格式化的途径 1 在DOS环境下 formatC WARING ALLDATAONTHEDISKDRIVEC WILLBELOST ProceedwithFormat Y N Y 有一个技巧是 如果要安装Windows系统 在DOS下格式化完C盘以后就安装系统 不要在DOS下格式化其他分区 因为DOS下磁盘的性能比Windows下的磁盘性能要差得多 尤其是在格式化大硬盘的时候 在Windows安装完毕 打开32位磁盘性能后 再格式化硬盘 就会又快又方便 我们可以连C盘也不必在DOS下格式化 直接利用安装Windows系统时的格式化工具 硬盘数据组织 高级格式化的途径 2 在Windows下格式化硬盘分区 在Windows95 98 Me的资源管理器和WindowsNT 2000 XP的磁盘管理中 选取相应的分区 单击右键 选择 格式化 即可完成 还可以选择快速格式化 完全格式化等操作 在Windows下格式化硬盘分区 硬盘数据组织 高级格式化的途径 3 在PartitionMagic下格式化硬盘分区 利用PartitionMagic格式化硬盘 在欲格式化的分区上右键单击 选择 格式化 选项 在弹出的对话框中选择文件系统 一般选择FAT32和NTFS 然后填上卷标 例如system 单击确定 硬盘数据组织 硬盘数据存储区域 为了更深入地了解硬盘 还必须对硬盘的数据结构有个简单的认识 对于FAT32文件系统 NTFS采用不同的文件管理技术 硬盘上的数据按照其不同的特点和作用大致可分为5个部分 MBR区 DBR区 FAT区 DIR区和DATA区 其中 MBR由分区软件创建 而DBR区 FAT区 DIR区和DATA区由高级格式化程序创建 文件系统写入数据进只是改写了相应的FAT区 DIR区和DATA区 也正是这5个区域共同作用的结果 才使整个硬盘的管理有条不紊 MBR 63 DBR 32 FAT1 FAT2 DIR 32 DATA MBR一般占用63个扇区 实际只占用1个扇区 DBR占用32个扇区 实际只占用第1和第6两个扇区 第1扇区起作用 第6扇区为第1扇区的备份 FAT1 FAT2 FAT的长度为变长 随分区大小 每簇扇区数的变化而变化 DIR的变化最大 早期的系统中 DIR是固定长度 为32个扇区 而每个文件目录项占用32个字节 所以 根目录下最多只能有512项 文件和目录总和 软盘只有112项 后来为了突破这个限制 根目录采用和子目录一样的方式来管理 称为根目录文件 而成为DATA的一部分 硬盘数据组织 硬盘数据存储区域 MBR数据 0000 7c00始的512字节的硬盘引导记录 0000 0600 SI指向第一硬盘分区表 SI指向活动分区 读起始磁头号 柱面号 扇区号送DX CX 分区位置 BP 分区检测完毕 将活动分区系统引导扇区读入0000 7c00 读盘成功 自举标志为AA55 执行引导程序 非活动分区 计算器 0 计算器减1 显示 Invalidpatitiontable 死循环 启动ROMBASIC 磁盘复位 计算器 0 显示MissingOperatingSystem死循环 硬盘分区表 硬盘数据组织 硬盘数据存储区域 通过主引导记录定义的硬盘分区表 最多只能描述4个分区 如果想要多于4个分区 就要突破主引导记录中的分区描述方法 这在某些时候也是突破硬盘容量限制的一种方法 微软为了解决这个问题 采用了一种称做虚拟MBR的技术 所谓虚拟MBR 就是让主MBR在定义分区的时候 将多余的容量定义为扩展分区 指定该扩展分区的起止位置 根据起始位置指向的硬盘的某一扇区 作为下一个分区表项 接着在该扇区继续定义分区 如果只有一个分区 就定义该分区 然后结束 如果不止一个分区 就定义一个基本分区和一个扩展分区 扩展分区再指向下一个分区描述扇区 在该扇区按上述原则继续定义分区 直到分区定义结束 这些用以描述分区的扇区形成一个 分区链 通过这个分区链 就可以描述所有的分区