硬盤的數據結構

　  初買來一塊硬盤，我們是沒有辦法使用的，你需要將它分區、格式化，然后再安裝上操作系統才可以使用。一個完整硬盤的數據應該包括五部分：MBR，DBR，FAT，DIR區和DATA區。其中只有主引導扇區是唯一的，其它的隨你的分區數的增加而增加。 

　  主引導扇區

　  主引導扇區位于整個硬盤的0磁道0柱面1扇區，包括硬盤主引導記錄MBR（Main Boot Record）和分區表DPT（Disk Partition Table）。其中主引導記錄的作用就是檢查分區表是否正確以及確定哪個分區為引導分區，并在程序結束時把該分區的啟動程序（也就是操作系統引導扇區）調入內存加以執行。至于分區表，很多人都知道，以80H或00H為開始標志，以55AAH為結束標志，共64字節，位于本扇區的最末端。值得一提的是，MBR是由分區程序（例如DOS 的Fdisk.exe）產生的，不同的操作系統可能這個扇區是不盡相同。如果你有這個意向也可以自己去編寫一個，只要它能完成前述的任務即可，這也是為什么能實現多系統啟動的原因（說句題外話:正因為這個主引導記錄容易編寫，所以才出現了很多的引導區病毒）。

　  操作系統引導扇區

　  OBR（OS Boot Record）即操作系統引導扇區，通常位于硬盤的0磁道1柱面1扇區（這是對于DOS來說的，對于那些以多重引導方式啟動的系統則位于相應的主分區/擴展分區的第一個扇區），是操作系統可直接訪問的第一個扇區，它也包括一個引導程序和一個被稱為BPB（BIOS Parameter Block）的本分區參數記錄表。其實每個邏輯分區都有一個OBR，其參數視分區的大小、操作系統的類別而有所不同。引導程序的主要任務是判斷本分區根目錄前兩個文件是否為操作系統的引導文件（例如MSDOS或者起源于MSDOS的Win9x/Me的IO.SYS和MSDOS.SYS）。如是，就把第一個文件讀入內存，并把控制權交予該文件。BPB參數塊記錄著本分區的起始扇區、結束扇區、文件存儲格式、硬盤介質描述符、根目錄大小、FAT個數、分配單元（Allocation Unit，以前也稱之為簇）的大小等重要參數。OBR由高級格式化程序產生（例如DOS 的Format.com）。

　  文件分配表

　  FAT(File Allocation Table)即文件分配表，是DOS/Win9x系統的文件尋址系統，為了數據安全起見，FAT一般做兩個，第二FAT為第一FAT的備份, FAT區緊接在OBR之后，其大小由本分區的大小及文件分配單元的大小決定。關于FAT的格式歷來有很多選擇，Microsoft 的DOS及Windows采用我們所熟悉的FAT12、FAT16和FAT32格式，但除此以外并非沒有其它格式的FAT，像Windows NT、OS/2、UNIX/Linux、Novell等都有自己的文件管理方式。

　  目錄區

　  DIR是Directory即根目錄區的簡寫，DIR緊接在第二FAT表之后,只有FAT還不能定位文件在磁盤中的位置，FAT還必須和DIR配合才能準確定位文件的位置。DIR記錄著每個文件（目錄）的起始單元（這是最重要的）、文件的屬性等。定位文件位置時，操作系統根據DIR中的起始單元，結合FAT表就可以知道文件在磁盤的具體位置及大小了。在DIR區之后，才是真正意義上的數據存儲區，即DATA區。

　  數據區

　  DATA雖然占據了硬盤的絕大部分空間，但沒有了前面的各部分，它對于我們來說，也只能是一些枯燥的二進制代碼，沒有任何意義。在這里有一點要說明的是，我們通常所說的格式化程序（指高級格式化，例如DOS下的Format程序），并沒有把DATA區的數據清除，只是重寫了FAT表而已，至于分區硬盤，也只是修改了MBR和OBR，絕大部分的DATA區的數據并沒有被改變，這也是許多硬盤數據能夠得以修復的原因。但即便如此，如MBR/OBR/FAT/DIR之一被破壞的話，也足夠咱們那些所謂的DIY老鳥們忙乎半天了……需要提醒大家的是，如果你經常整理磁盤，那么你的數據區的數據可能是連續的，這樣即使MBR/FAT/DIR全部壞了，我們也可以使用磁盤編輯軟件（比如DOS下的DiskEdit），只要找到一個文件的起始保存位置，那么這個文件就有可能被恢復（當然了，這需要一個前提，那就是你沒有覆蓋這個文件……）。

　  硬盤分區方式

　  我們平時說到的分區概念，不外乎三種:主分區、擴展分區和邏輯分區。主分區是一個比較單純的分區，通常位于硬盤的最前面一塊區域中，構成邏輯C磁盤。在主分區中，不允許再建立其它邏輯磁盤。

　  擴展分區的概念則比較復雜，也是造成分區和邏輯磁盤混淆的主要原因。由于硬盤僅僅為分區表保留了64個字節的存儲空間，而每個分區的參數占據16個字節，故主引導扇區中總計可以存儲4個分區的數據。操作系統只允許存儲4個分區的數據，如果說邏輯磁盤就是分區，則系統最多只允許4個邏輯磁盤。對于具體的應用，4個邏輯磁盤往往不能滿足實際需求。為了建立更多的邏輯磁盤供操作系統使用，系統引入了擴展分區的概念。

　  所謂擴展分區，嚴格地講它不是一個實際意義的分區，它僅僅是一個指向下一個分區的指針，這種指針結構將形成一個單向鏈表。這樣在主引導扇區中除了主分區外，僅需要存儲一個被稱為擴展分區的分區數據，通過這個擴展分區的數據可以找到下一個分區（實際上也就是下一個邏輯磁盤）的起始位置，以此起始位置類推可以找到所有的分區。無論系統中建立多少個邏輯磁盤，在主引導扇區中通過一個擴展分區的參數就可以逐個找到每一個邏輯磁盤。

　  需要特別注意的是，由于主分區之后的各個分區是通過一種單向鏈表的結構來實現鏈接的，因此，若單向鏈表發生問題，將導致邏輯磁盤的丟失。

　  既然要進行數據的恢復，當然數據的存儲原理我們不能不提，在這之中，我們還要介紹一下數據的刪除和硬盤的格式化相關問題…… 

　  文件的讀取

　  操作系統從目錄區中讀取文件信息（包括文件名、后綴名、文件大小、修改日期和文件在數據區保存的第一個簇的簇號），我們這里假設第一個簇號是0023。

　  操作系統從0023簇讀取相應的數據，然后再找到FAT的0023單元，如果內容是文件結束標志（FF），則表示文件結束，否則內容保存數據的下一個簇的簇號，這樣重復下去直到遇到文件結束標志。

　  文件的寫入

　  當我們要保存文件時，操作系統首先在DIR區中找到空區寫入文件名、大小和創建時間等相應信息，然后在Data區找到閑置空間將文件保存，并將Data區的第一個簇寫入DIR區，其余的動作和上邊的讀取動作差不多。

　  文件的刪除

　  Win9x的文件刪除工作卻是很簡單的，簡單到只在目錄區做了一點小改動――將目錄區的文件的第一個字符改成了E5就表示將改文件刪除了。