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最近公司的服務器硬盤壞了，需要換一個新的硬盤，容量是2TB，用的fdisk進行分區(qū)，期間搜索分區(qū)工具，看到了關于MBR(Master Boot Record)與GPT（GUID partition table）硬盤分區(qū)表的一些區(qū)別，其中說到MBR分區(qū)表最多只能管理2TB的容量，對此查了一下《鳥哥的私房菜》發(fā)現(xiàn)是簡化過的，并沒有解決疑惑，于是查了一些資料，總結如下。
機械硬盤主要由磁盤盤片、磁頭（header）、主軸與傳動軸等組成，數(shù)據(jù)就存放在磁盤盤片中，實際圖片如下：
值得注意的是，硬盤是上下磁頭的，也就是一個盤片有兩個磁頭進行操作，如下圖所示：
機械硬盤的邏輯結構主要分為磁道、扇區(qū)和柱面，如下圖所示：
什么是磁道（track）？每個盤片都在邏輯上有很多的同心圓，最外面的同心圓就是 0 磁道。我們將每個同心圓稱作磁道，硬盤的磁道密度非常高，通常一面上就有上千個磁道。但是相鄰的磁道之間并不是緊挨著的，這是因為磁化單元相隔太近會相互產(chǎn)生影響。
那扇區(qū)（sector）又是什么呢？扇區(qū)其實是很形象的，大家都見過折疊的紙扇吧，紙扇打開后是半圓形或扇形的，不過這個扇形是由每個扇骨組合形成的。在磁盤上每個同心圓是磁道，從圓心向外呈放射狀地產(chǎn)生分割線（扇骨），將每個磁道等分為若干弧段，每個弧段就是一個扇區(qū)。每個扇區(qū)的大小是固定的，為 512Byte。扇區(qū)也是磁盤的最小存儲單位。
柱面（cylinder）又是什么呢？如果硬盤是由多個盤片組成的，每個盤面都被劃分為數(shù)目相等的磁道，那么所有盤片都會從外向內(nèi)進行磁道編號，最外側的就是 0 磁道。具有相同編號的磁道會形成一個圓柱，這個圓柱就被稱作磁盤的柱面，如下圖所示。
硬盤的大小是使用"磁頭數(shù) x 柱面數(shù) x 扇區(qū)數(shù) x 每個扇區(qū)的大小"這樣的公式來計算的。
MBR磁盤分區(qū)是一種使用最為廣泛的分區(qū)結構，它也被稱為DOS分區(qū)結構，但它并不僅僅應用于Windows系統(tǒng)平臺，也應用于Linux，基于X86的UNIX等系統(tǒng)平臺。它位于磁盤的0號扇區(qū)（一扇區(qū)等于512字節(jié)），是一個重要的扇區(qū)（簡稱MBR扇區(qū)）。
MBR扇區(qū)由以下幾個部分組成：
可以看到分區(qū)表只有64字節(jié)，最多只能有4個主分區(qū)或者3個主分區(qū)1個擴展分區(qū)。
那么每個分區(qū)表項占有16個字節(jié)，如果是記錄起始扇區(qū)id，也不止2T的容量啊。這就需要了解一下分區(qū)表的結構和硬盤的尋址方式了。
如下圖所示，為MBR分區(qū)表的詳細結構：
可以看到，這里使用了柱面（cylinder），磁頭（header），扇區(qū)（sector）三個變量進行尋址，這種尋址方式稱為CHS，這里表示的地址已經(jīng)不是物理地址，而是邏輯地址了，又稱為LARGE尋址方式，在這種方式下，
硬盤容量=磁頭數(shù)×柱面數(shù)×扇區(qū)數(shù)×扇區(qū)大?。ㄒ话銥?12byte）
那如果磁頭數(shù)足夠多，豈不是可以管理無限的容量？答案當然是否定的，我們看到上表的最后兩項，如下圖所示：
可以看到兩個以4字節(jié)表示分區(qū)之前以及本分區(qū)的扇區(qū)數(shù)，也就是可以表示的最大扇區(qū)數(shù)為：
2^32=4294967296
而每個標準扇區(qū)的容量為512字節(jié)，于是能表示的最大容量為：
4294967296*512
=2199023255552Bytes（硬盤廠商采用1:1000進行單位換算，因此也有2.2TB一說）
=2147483648 KB
=2097152 MB
=2048 GB
=2TB
在網(wǎng)上還可以找到另外一個答案：
由于它（MBR）是為32位操作系統(tǒng)設計的，這就限制了它的尋址范圍為2的32次方個扇區(qū)……
其實這種說法是不嚴謹?shù)?，準確來說，MBR分區(qū)表最大最大能容納2T容量的主要原因，是因為分區(qū)表中的本分區(qū)表之前使用的扇區(qū)數(shù)以及分區(qū)的總扇區(qū)數(shù)這兩個字段為4字節(jié)，因此導致的限制。
盡管后來為了支持更多的分區(qū)，引入了擴展分區(qū)及邏輯分區(qū)的概念。但每個分區(qū)項仍然用16個字節(jié)存儲。
《鳥哥的linux私房菜》
（完）
