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關(guān)于硬盤與光盤的底層差異及其鏡像文件的制作和使用

2023-02-09 19:33 作者:havitem  | 我要投稿

? ? ? ?硬盤(因歷史原因,又被稱為磁盤)與光盤因物理結(jié)構(gòu)的差異,底層(PBA、物理塊地址、Physical Block Address)使用不同的表達(dá)方式來進(jìn)行尋址。如早期機(jī)械硬盤使用與軟盤一致的CHS(柱面、磁頭、扇區(qū),Cylinder、Head、Sector)尋址,這樣的方式有諸多限制:有限的柱面、磁頭和扇區(qū)編號(hào)以及不同柱面的扇區(qū)數(shù)必須一致,導(dǎo)致了機(jī)械硬盤的性能與容量的提高受到限制,于是后期機(jī)械硬盤使用了其他方法進(jìn)行尋址;對(duì)于NAND閃存固態(tài)硬盤,則區(qū)分片(die)、區(qū)(plane)、區(qū)塊(block)、行(row)、頁(page)、串(string)、浮柵晶體管;對(duì)于光盤,則區(qū)分區(qū)段、軌道以及扇區(qū)等。此外,對(duì)于某個(gè)特定的位置,不同的設(shè)備可進(jìn)行的操作也不相同:如機(jī)械硬盤可能支持讀取與寫入(覆蓋),而NAND閃存固態(tài)硬盤不能夠覆蓋,但又支持擦除操作等。

? ? ? ?綜上來看,不同的設(shè)備使用的物理尋址方式與支持的操作是不一致的,因此使用特定的硬件、固件或驅(qū)動(dòng)程序來將其PBA統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為LBA(邏輯塊地址、Logic Block Address)以及特定的單個(gè)塊大?。ǔR姷拇笮?12字節(jié),4096字節(jié)少見且兼容性不如前者)(光盤的塊大小為2048字節(jié),但是在實(shí)際使用中人們似乎十分淡化光盤下塊的概念,更沒有提及PBA與LBA的區(qū)分,而更多的使用“分:秒:毫秒”這樣的方法來表示位置。實(shí)際上我十分懷疑光盤并沒有通用意義上的LBA概念,數(shù)據(jù)的邏輯位置與物理位置成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系;另一邊,使用LMR和CMR的機(jī)械硬盤以及低端U盤、早期固態(tài)硬盤的PBA與LBA成相關(guān)性極強(qiáng)的線性關(guān)系,具體原因較復(fù)雜)。

? ? ? ? 總之,轉(zhuǎn)換為LBA后我們理應(yīng)可以統(tǒng)籌一致地對(duì)待所有能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的設(shè)備:它們都是一個(gè)單個(gè)塊大小確定、具有一定塊數(shù)量的線性存儲(chǔ)空間。然而,光盤與其余存儲(chǔ)設(shè)備在此又一次出現(xiàn)了分歧。

? ? ? ?對(duì)于一般的存儲(chǔ)設(shè)備而言,系統(tǒng)(廣義上的,并不是單指操作系統(tǒng)(OS、Operating System))只需要直接使用LBA就可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。而實(shí)際使用中為了方便,一般會(huì)建立一個(gè)分區(qū)表(GPT(全局唯一標(biāo)識(shí)符分區(qū)表、GUID(Gobal Unique IDentification) Partition Table)、MBR(主引導(dǎo)記錄、Master Boot Record)等)來將不同范圍的LBA劃分為多個(gè)分區(qū),并在數(shù)個(gè)分區(qū)上建立數(shù)個(gè)文件系統(tǒng)(FS、File System)(這一過程稱為格式化(高級(jí)格式化、format)),之后便可在文件系統(tǒng)上存儲(chǔ)文件。然而在實(shí)際應(yīng)用中人們不會(huì)為光盤建立分區(qū)表并分區(qū),而是直接在一整個(gè)存儲(chǔ)空間上直接建立文件系統(tǒng),因此我們無法在現(xiàn)有系統(tǒng)中為光盤分區(qū)、建立一定數(shù)量的文件系統(tǒng)并讓其正常工作(甚至我們能夠直接建立的文件系統(tǒng)的種類也十分有限,一般只有CDFS和UDF,而且這兩種文件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)極其混亂)(當(dāng)然,我們可以通過寫入鏡像文件的方法來完成上述的一系列操作,只是即使正確完成也不會(huì)被系統(tǒng)成功識(shí)別)(有時(shí)在制作系統(tǒng)安裝盤的時(shí)候軟件所提供的USB-FDD啟動(dòng)方式就是指這種無分區(qū)表而直接建立文件系統(tǒng)的操作)。

? ? ? ? 最后來看看關(guān)于鏡像文件的問題。將存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)應(yīng)LBA上的原始數(shù)據(jù)直接保存成一個(gè)文件,其就是鏡像文件(常見的后綴:.iso(常用于光盤鏡像)與.img(常用于硬盤與軟盤的鏡像))??梢灾谱饕粋€(gè)硬盤鏡像文件(從硬盤,顯然,它包含分區(qū)表),也可以制作一個(gè)分區(qū)鏡像文件(從硬盤或光盤;顯然地,*.iso大概率是一個(gè)分區(qū)鏡像文件)。而在需要時(shí),將鏡像文件寫回某個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備,或直接將其掛載使用。

? ? ? ?就個(gè)人而言,使用Diskgenius來創(chuàng)建(從硬盤或新建)、編輯硬盤或分區(qū)鏡像文件,并將其寫回硬盤;使用Nero Burning ROM來創(chuàng)建(從光盤或新建)、編輯分區(qū)鏡像文件并寫入光盤;使用ImDisk Toolkit新建分區(qū)鏡像文件、掛載分區(qū)或硬盤鏡像文件(如果是從硬盤鏡像文件,則只能掛載其中的一個(gè)分區(qū)),然后像使用本地硬盤、光盤一樣使用;使用7zip來打開一個(gè)硬盤或分區(qū)鏡像文件。


關(guān)于硬盤與光盤的底層差異及其鏡像文件的制作和使用的評(píng)論 (共 條)

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