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上传者: zhy123 2010-12-18 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《飞客培训教材doc》,可适用于IT/计算机领域,主题内容包含飞客数据恢复中心飞客数据恢复中心培训教材(技术篇)目录TOCo""hzu第一章数据恢复基本原理数据恢复常见的软件、硬件故障及可修复性软性故障硬件故障符等。

飞客数据恢复中心飞客数据恢复中心培训教材(技术篇)目录TOCo""hzu第一章数据恢复基本原理数据恢复常见的软件、硬件故障及可修复性软性故障硬件故障第二章硬盘物理和逻辑结构主流磁盘介质硬盘的外部结构硬盘内部结构硬盘的逻辑结构盘片磁道柱面扇区容量线性地址扇区第三章硬盘分区表原理硬盘分区格式化硬盘分区表结构主引导扇区操作系统引导扇区文件分配表目录区数据区硬盘分区方式数据存储原理第四章FAT原理FAT文件分配表基础什么是FATFAT的类型FAT的特点FAT簇大小NTFS文件系统的簇的大小第五章NTFS文件系统原理NTFS概述NTFS的DBRNTFS的元文件$MFT文件分析第六章RAID原理与数码设备RAID简介RAID的优点RAID的产生原因RAID的分类RAID级RAID级RAIDLevelRAID级RAIDRAIDRAIDRAID:分布式奇偶校验的独立磁盘结构RAIDRAID:带有两种分布存储的奇偶校验码的独立磁盘结构RAID:优化的高速数据传送磁盘结构RAID:高可靠性与高效磁盘结构RAID:高效数据传送磁盘结构RAID的应用RAID使用的基本思想.数据冗余.数据划分RAID恢复技术RAID类型的判断RAID的局限性及使用范围RAID的重组实现数据恢复数码设备数码设备数码照相机存储原理数码照相机的存储特点流行优盘磁盘格式分析第八章硬盘硬件恢复技术硬盘的组成硬盘各部位常见故障汇总:硬盘的供电:接口:缓存:BIOS:磁头芯片:前置信号处理器:数字信号处理器:电机驱动芯片:盘片:主轴电机:磁头:音圈电机:定位卡子:第一章数据恢复基本原理数据恢复数据恢复就是把由于硬件缺陷导致不可访问、不可获得、或由于误操作等各种原因破坏或丢失的数据还原成正常数据。数据恢复是出现问题之后的一种补救措施既不是预防措施也不是备份所以在一些特殊情况下数据将很难被恢复如数据被覆盖、低级格式化清零、磁盘盘片严重损伤等。常见的软件、硬件故障及可修复性软性故障修复被CIH病毒破坏的硬盘修复被恶意程序锁住硬盘修复被引导区破坏的硬盘(WYXB)个别磁盘介质老化的修复介绍一些特殊硬盘:DELL引导区的特殊(不能用SYSCOM)、PQ分区的特殊正常硬盘不要随便用Fdisk进行查看常常会出现的故障每隔个扇区被破坏FATFATNTFS格式误删除文件、误格式化分区误克隆导致分区出错误删除分区用系统恢复盘恢复系统导致分区数据丢失RAID阵列数据修复WindowsXP操作系统密码破解文档密码破解(doc、xls、RAR、zip等文档)文档修复、Foxmail邮件修复等硬盘杀手破坏前G数据、挪威客变种E删除文件情况七月杀手、月日(wthus)、屏幕保护者等BIOS能检测到硬盘但是无法启动系统硬件故障、磁头定位不准、电路板烧毁、电机不转、盘片划伤硬盘硬性故障数据恢复情况:硬盘:​ 电路板(芯片烧坏或击穿、三极管等故障)数据修复率​ 盘体​ 盘片​ 坏道逻辑性坏道修复坏道工具MHDD物理性坏道​ 重要信息丢失或损坏(指厂家写的信息:如固件又称伺服信息用PC进行修复)。​ 磁头组件(包括磁头、磁头臂、小车、预放大器称磁头芯片又放大芯片)第二章硬盘物理和逻辑结构主流磁盘介质下面我们先通过不同的存储介质来看一看当今市场上流行的主机信息存储技术根据使用的材料和存储原理的不同存储介质可分为三大类:电存储技术介质如内存、闪存等磁存储技术介质如磁带、磁盘等光存储技术介质如光盘、DVD等。硬盘的外部结构硬盘是一个集机、电、磁于一体的高精密系统。其内部是密封的对用户而言既是黑匣子也是透明的用户根本不用关心其内部的运行只需把标准接口接上即可正常使用。图对上图的解释:缓存:这就是我们经常说的缓存其实就和内存条上的内存颗粒一样是一片SDRAM。缓存的作用主要是和硬盘内部交换数据我们平时所说的内部传输率其实也就是缓存和硬盘内部之间的数据传输速率。电源接口和光驱一样硬盘的电源接口也是由针组成。其中红线所对应的V电压输入黄线对应输出的是V电压。现在的硬盘电源接口都是梯形不会因为插反方向而使硬盘烧毁。跳线:跳线的作用是使IDE设备在工作时能够一致。当一个IDE接口上接两个设备时就需要设置跳线为“主盘”或者“从盘”具体的设置可以参考硬盘上的说明。IDE接口:硬盘IDE接口是和主板IDE接口进行数据交换的通道。我们通常说的UDMA模式就是指缓存和主板IDE接口之间的数据传输率(也就是外部数据传输率)为MBs目前的接口规范已经从UDMA发展到UDMA和UDMA。但是由于内部传输率的限制实际上外部传输率达不到理论上的那么高。为了使数据传输更加可靠UDMA模式要求使用针的数据传输线增加接地功能使得高速传输的数据不致出错。在UDMA线的使用中还要注意其兰色的一端要接在主板IDE口上而黑色的一端接在硬盘上。电容:硬盘存储了大量的数据为了保证数据传输时的安全需要高质量的电容使电路稳定。这种黄色的钽电容质量稳定属于优质元件但价格较贵所以一般用量都比较少只是在最需要的地方才使用。控制芯片:硬盘的主要控制芯片负责数据的交换和处理是硬盘的核心部件之一。硬盘的电路板可以互相换(当然要同型号的)在硬盘不能读出数据的时候只要硬盘本身没有物理损坏且能够加电我们就可以通过更换电路板的方式来使硬盘“起死回生”。图图硬盘内部结构A、磁头组件:这个组件是硬盘中最精密的部位之一它由读写磁头、传动手臂、传动轴三部分组成。磁头是硬盘技术中最重要和关键的一环实际上是集成工艺制成的多个磁头的组合采用非接触式磁头盘片结构加电后在高速旋转的磁盘表面移动与盘片之间的间隙只有~μm这样可以获得很好的数据传输率。B、磁头驱动机构:磁头驱动机构由电磁线圈电机、磁头驱动小车、防震动装置构成高精度的轻型磁头驱动机构能够对磁头进行正确的驱动和定位并能在很短的时间内精确定位系统指令指定的磁道。C、磁盘片:盘片是硬盘存储数据的载体现在硬盘盘片大多采用金属薄膜材料这种金属薄膜与软盘的不连续颗粒载体相比具有更高的存储密度、高剩磁及高矫顽力等优点。D、主轴组件:主轴组件包括主轴部件如轴承和驱动电机等。随着硬盘容量的扩大和速度的提高主轴电机的速度也在不断提升有厂商开始采用精密机械工业的液态轴承电机技术(FDB)。采用FDB电机不仅可以使硬盘的工作噪音降低许多而且还可以增加硬盘的工作稳定性。E、前置控制电路:前置电路控制磁头感应的信号、主轴电机调速、磁头驱动和伺服定位等由于磁头读取的信号微弱将放大电路密封在腔体内可减少外来信号的干扰提高操作指令的准确性。目前微机上安装的硬盘几乎都是采用温彻斯特(Winchester)技术制造的硬盘这种硬盘也被称为温盘。这种结构的特点为:()、磁头、盘片及运动机构密封在盘体内()、磁头在启动、停止时与盘片接触而在工作时因盘片高速旋转从而带动磁头“悬浮”在盘片上面呈飞行状态(空气动力学原理)这个“悬浮”的高度约为微米~微米这个高度是非常小的图标出了这个高度与头发、烟尘和手指印的大小比较关系从这里就可以直观的“看”出这个高度到底有多“高”了。图磁头高度()、磁头工作时与盘片不直接接触所以磁头的加载较小磁头可以做得很精致检测磁道的能力很强可大大提高位密度()、磁盘表面非常平整光滑可以做镜面使用。综上所述硬盘内部的完整结构如图所示。图每个盘片的每个面都有一个读写磁头磁盘盘面区域的划分如图所示。与磁头接触的表面靠近主轴即线速度最小的地方是一个特殊的区域它不存放任何数据称为启停区或着陆区(LandingZone)启停区外就是数据区。在最外圈离主轴最远的地方是“”磁道而硬盘数据的存放就是从最外圈开始的所以在硬盘启动的时候有时能听到“吧嗒、吧嗒”声这是磁头从启停区转到“”磁道寻道时由于转速不够又被磁力拉回与主轴磕碰发出的声音很显然出现这种声音可不是什么好兆头。那么磁头是如何找到“”磁道的位置的呢?从图中还可以看到有一个“”磁道检测器就是由它来完成硬盘的初始定位的。早期的硬盘每次关机之前需要运行一个叫Parking的程序其作用就是让磁头回到启停区现代硬盘在设计上已摒弃了这个虽不复杂却很让人不愉快的小缺陷硬盘不工作的时候磁头就停留在这个启停区。当需要从硬盘读写数据时磁盘开始旋转当旋转速度达到额定的高速时磁头就会被盘片旋转产生的气流所抬起这时磁头才向盘片存放数据的区域移动。读写完毕盘片停止旋转磁头又回归到启停区。盘片旋转产生的气流相当强足以使磁头托起与盘面保持一个微小的距离。这个距离越小磁头读写数据的速度就越快当然对硬盘各部件的要求也越高。早期设计的磁盘驱动器使磁头保持在盘面上方几微米处飞行。稍后一些设计使磁头在盘面上的飞行高度降到约~微米现在的水平已经达到~图硬盘内部结构微米这只是人类头发直径的千分之一。气流既能使磁头脱离开盘面又能使它保持在离盘足够近的地方非常紧密地跟随着磁盘表面呈起伏运动使磁头飞行处于严格受控状态。磁头必须飞行在盘面上方而不是接触盘面这种位置可避免擦伤磁性涂层更重要的是不让磁性层损伤磁头。但是磁头也不能离盘面太远否则就不能使盘面达到足够强的磁化也就难以读出盘上的磁化翻转(磁极转换形式也就是磁盘上实际记录数据的方式)。磁盘上的磁道与唱片上的纹路很类似其区别就在于磁盘盘面上的磁道是一个个的同心各磁道之间互不相连而唱片只有一条从外侧向中心呈螺旋状的纹路(光盘的纹路和唱片的纹路是非常相象的不过光盘是从内向外)。放送唱片时唱针从唱片外侧向中心连续移动。而在磁盘上读写数据时磁头保持静止不动只有在需要从一条磁道进到另一条磁道时磁头才会移动。硬盘驱动器内的电机都是无刷电机在高速轴承支持下机械磨损很小可以长时间连续工作。高速旋转的盘体产生明显的陀螺效应所以在硬盘工作时不宜搬动否则会增加轴承的工作负荷。为了长时间高速存储和读取信息硬盘驱动器的磁头小惯性也小所以硬盘驱动器的寻道速度要明显快于软驱和光驱。硬盘驱动器磁头的飞行悬浮高度低飞行一旦磁头与盘体发生碰撞就可能造成数据丢失形成坏块甚至造成损坏磁头和盘体的严重后果。所以硬盘系统的密封一定要可靠在非专业条件下绝对不能开启硬盘密封腔否则灰尘进入后会加速硬盘的损坏。另外硬盘驱动器磁头的寻道伺服电机多采用音圈式旋转或直线运动步进电机在伺服跟踪的调节下精确地跟踪盘片的磁道所以硬盘工作时不要有冲击碰撞搬动时要小心轻放。硬盘的盘片是硬质磁性合金盘片片厚一般在毫米左右直径主要有英寸、英寸、英寸和英寸四种其中英寸和英寸盘片应用最广目前也有大量的新型硬盘如微型硬盘上市直径为英寸或英寸。盘片的转速与盘片大小有关考虑到惯性及盘片的稳定性盘片越大转速越低。一般来讲英寸硬盘的转速在rmin~rmin之间英寸硬盘的转速在rmin~rmin之间而英寸硬盘转速则在rmin~rmin之间。现在英寸硬盘的转速最高已达rmin英寸硬盘的转速最高已达rmin。旧式硬盘驱动器的磁头是一种读写合一的薄膜磁头这种磁头体积小重量轻与盘片的磨擦较小。但在盘片高速旋转时磁头仍然与盘片产生较大的磨擦因而容易引起盘片发热增加能耗从而限制了盘片的转速。又因为磁头是读写合一磁头只能单向工作读写不能同时进行影响了数据传输速率。现在的硬盘驱动器磁头已从MR磁头(磁致电阻磁头这种磁头不但轻小而且还可以做到读写分离)发展到GMR(巨磁阻)磁头、MRX(扩展磁阻)磁头、窄磁道薄膜感应性写入磁头等新型磁头而且还有更多采用最新技术的新型磁头不断面世其性能也更加优越。硬盘的逻辑结构硬盘的逻辑结构基本如下:A、磁面(Side)硬盘的每个盘片都有两个盘面(Side)即上、下盘盘面按照顺序从上至下从“”开始依次编号。B、磁道(Track)磁盘在格式化时被划分成许多同心圆这些同心圆轨迹叫磁道(Track)。磁道从外向内从开始顺序编号。C、柱面(Cylinder)所有盘面上的同一磁道构成的一个圆柱通常称做柱面(Cylinder),每个柱面上的磁头由上而下从“”开始编号。D、扇区(Sector)操作系统以扇区(Sector)形式将信息存储在硬盘上每个扇区包括个字节的数据和一些其他信息。E、硬盘的容量=硬盘盘面(磁头数)*柱面数*扇区数*(字节)F、换算公式KB=的次方MB=的次方GB=的次方TB=的次方PB=的次方PB=ByteG、CHS与LBA地址的对应关系假设用C表示当前柱面号H表示当前磁头号Cs表示起始柱面号Hs表示起始磁头号Ss表示起始扇区号PS表示每磁道有多少个扇区PH表示每柱面有多少个磁道则有:LBA=(CCs)*PH*一般情况下CS=、HS=、SS=PS=、PH=盘片硬盘的盘片一般用铝合金作基片。硬盘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成为有效盘片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“”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。硬盘的盘片组在~片不等通常有~个盘片故盘面号(磁头号)为~或~。图-磁道磁道磁盘在格式化时被划分成许多同心圆这些同心圆轨迹叫做磁道(Track)。磁道从外向内自开始顺序编号。硬盘的每一个盘面有~个磁道新式大容量硬盘每面的磁道数更多如上图所示。信息以脉冲串的形式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径向长度不一样这些圆弧的角速度一样而线速度不一样外圈的线速度较内圈的线速度大即同样的转速下外圈在同样时间段里划过的圆弧长度要比内圈划过的圆弧长度大。每段圆弧叫做一个扇区扇区从“”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。一个标准的英寸硬盘盘面通常有几百到几千条磁道。这些磁道是看不见的它们只是盘面上以特殊形式磁化了的一些磁化区。这些磁道是在磁盘格式化时就规划好了的。柱面所有盘面上的同一磁道构成一个圆柱通常称作柱面(Cylinder)每个圆柱上的磁头由上而下从“”开始编号。数据的读写是按柱面进行的即磁头在读写数据时首先在同一柱面内从“”磁头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读写完毕后才移动磁头转移到下一柱面这是因为选取磁头只需通过电子切换即可而选取柱面则必须通过机械切换。电子切换相当快比在机械上磁头向邻近磁道移动快得多所以数据的读写是按柱面来进行的而不是按盘面来进行的。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扇区开始写数据。而不是在同一盘面的下一磁道来写一个盘面写满后再从下一个盘面的磁道开始写。读数据也是按照这种方式进行这样就提高了硬盘的读写效率。扇区我们知道操作系统是以扇区(Sector)形式将信息存储在硬盘上的。每个扇区包括字节的数据和一些其他信息。一个扇区有两个主要部分:即存储数据地点的标识符和存储数据的数据段如图所示。标识符就是扇区头标包括有组成扇区三维地址的三个数字:扇区所在的磁头(或盘面)、磁道(或柱面号)以及扇区在磁道上的位置即扇区号。头标中还包括一个字段其中有显示扇区是否能可靠存储数据或者是否已发现某个故障因而不宜使用的标记。有些硬盘控制器在扇区头标中还记录有指示字可在原扇区出错时指引磁盘转到替换扇区或磁道。最后扇区头标以循环冗余校验(CRC)值作为结束以供控制器检验扇区头标的读出情况确保准确无误。扇区的第二个主要部分是存储数据的数据段可分为数据和保护数据的纠错码(ECC)。在初始准备期间计算机用个虚拟信息字节(实际数据的存放地)和与这些虚拟信息字节相对应的ECC数字填入这个部分。扇区头标包括有一个可识别磁道上该扇区的扇区号。有趣的是这些扇区号物理上并不是象我们想象的那样是连续编号的它们不必用任何特定的顺序指定。扇区头标的设计允许扇区号可以从到某个最大值某些情况下可达。磁盘控制器并不关心上述范围中什么编号安排在哪一个扇区头标中。在很特殊的情况下扇区还可以共用相同的编号。磁盘控制器甚至还不管数据区有多大它只管读出它所找到的数据或者写入要求它写的数据。给扇区编号的最简单方法是l、、、、、等顺序编号而扇区交叉指的就是下一个扇区的编号不是连续的下一个数字而是跳过几个数字的编号如、、、、、等。使用的交叉量是由扇区的交叉因子规定的。交叉因子用比值的方法来表示如:表示磁道上的第一个扇区为号扇区跳过两个扇区即第四个扇区编号为号扇区这个过程持续下去直到给每个物理扇区编上逻辑号为止。图扇区的结构容量硬盘的容量由盘面数(磁头数)、柱面数和扇区数决定其计算公式为:硬盘容量=盘面数柱面数扇区数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GB有时却只有GB这主要是表示方法不标准造成的如MB到底代表字节还是代表字节。在有些软件中把字节作为MB如DM等硬盘上标称容量一般也是按MB=字节计算的而在另一些软件中MB是字节如FDISK等。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有以字节为MB的也有把字节作为MB的。依据计算机表示数据的特点、数制的表示方式及计算机本身的发展硬盘容量单位还是应该以的多少次方表示比较符合实际情况即以KB(Kilobyte)、MB(Megabyte)、GB(Gigabyte)、TB(Terabyte)、PB(Petabyte)、EB(Exabyte)为单位在对硬盘进行分区时常常是实际的分区大小约大于用户指定的分区大小如输入的基本分区大小为MB实际结果却是MB。这种情况的产生与Fdisk的分区机制有关。Fdisk分区的最小单位是柱面(Cylinder)它不会把一个柱面分配到两个不同的分区中这就是Fdisk的分区粒度。所以Fdisk分区时分配的实际容量不小于用户指定的分区容量。线性地址扇区系统在管理硬盘扇区时以簇为单位进行并采用LBA方式来定位扇区。LBA全称为LogicBlockAddress(即扇区的逻辑块地址)。显然它是相对硬盘扇区三维物理地址而言的。扇区的三维物理地址与硬盘上的物理扇区一一对应即三维物理地址可完全确定硬盘上的物理扇区。那么为什么还要引入LBA地址呢?首先由于INT的限制三维地址CHS的最大值只能为容量最大只能达到Byte=Byte=MB。另外在系统管理文件时去记录烦琐的CHS也非常吃力效率非常低使用逻辑扇区后可在硬盘读写操作时脱离柱面、磁头等硬件参数的制约。由DOS假设硬盘的全部存储区域都由一系列的扇区组成每个扇区固定包含个字节。此外在硬盘中每个或更多的扇区组成一个簇在对一个具体的簇进行读写操作时DOS划分一个一维数据的逻辑扇区号要比指出“簇”在“柱面、磁头、扇区~”要简单一些。如果一个簇的扇区跨越在两个盘面(即两个磁头)之间用“柱面、磁头、扇区”的表示方法就更复杂了这样就引入了LBA的概念。在LBA方式下系统把所有的物理扇区都按照某种方式或规则看做是一线性编号的扇区即从到某个最大值方式排列并连成一条线把LBA作为一个整体来对待而不再是具体的实际的CHS值这样只用一个序数就确定了一个惟一的物理扇区这就是线性地址扇区的由来显然线性地址是物理扇区的逻辑地址。那么线性地址如何与实际的CHS值相对应呢?如何把CHS值转换为线性地址把线性地址转换成CHS值呢?首先要了解从CHS到LBA线性地址的转换规则。由于系统在写入数据时是按照从柱面到柱面的方式在上一个柱面写满数据后才移动磁头到下一个柱面并从下一柱面的第一个磁头的第一个扇区开始写入从而使磁盘性能最优所以在对物理扇区进行线性编址时也按照这种方式进行。即把第一柱面(柱)第一磁头(面)的第一扇区(扇区)编为逻辑“”扇区把第一柱面(柱)第一磁头(面)的第二扇区(扇区)编为逻辑“”扇区直至第一柱面(柱)第一磁头(面)的第扇区(扇区)编为逻辑“”扇区然后转到第一柱面(柱)第二磁头(面)的第一扇区(扇区)接着上一面编为逻辑“”扇区柱面所有扇区编号完毕后转到柱面的磁头扇区依次往下进行直至把所有的扇区都编上号。其次要注意CHS中的扇区编号从“”至“”而LBA方式下扇区从“”开始编号所有扇区顺序进行编号。从CHS到LBA通过对编号规则的介绍很容易看出CHS与LBA地址的对应关系。用C表示当前柱面号H表示当前磁头号S表示当前扇区号CS表示起始柱面号HS表示起始磁头号SS表示起始扇区号PS表示每磁道有多少个扇区PH表示每柱面有多少个磁道则有:LBA=(C–CS)PHPS(H–HS)PS(S–SS)公式()从CHS到LBA的转换比较简单只用代入公式()计算即可系统在管理扇区(簇)时就是按照LBA地址进行的而在最终写入(或读出)硬盘进行ATA调用时需要CHS参数下面就看看从LBA到CHS的转换关系。从LBA到CHS先介绍两种运算DIV和MOD(这里指对正整数的操作)。DIV称做整除运算即被除数除以除数所得商的整数部分。比如DIV=DIV=MOD运算则是取商的余数。比如MOD=MOD=。DIV和MOD是一对搭档一个取整数部分一个取余数部分。各变量仍按上述假设进行则有:C=LBADIV(PHPS)CSH=(LBADIVPS)MODPHHS()S=LBAMODPSSS如果不运用MOD运算符只运用DIV运算符也可按式()进行转换两者的结果相同只是运算的复杂度不同。C=LBADIV(PHPS)CSH=LBADIVPS–(C–CS)PHHS()S=LBA–(C–CS)PHPS–(H–HS)PSSS第三章硬盘分区表原理硬盘分区格式化、硬盘低级格式化(lowlevelformat)简称低级格式化也称为物理格式化(physicalformat)、Format高级格式化。、硬盘先分区(Fdisk、PartitionMagic)分区是用来建立一些分区表等信息以下是fdisk分区的一部分信息:图Fdisk界面、Format主要作用如下:A、从各个逻辑盘指定的柱面开始对扇区进行逻辑编号(分区内的编号)B、创建引导记录(DBR或成为引导区)如果命令中带上“S”则装入msdossys、commandcom、IOSYS等个文件C、在各个硬盘上建立文件分配表(FAT)D、建立对应的文件目录表(FDT)及数据区(DATA)。硬盘分区表结构新购买来一块硬盘需要将它分区、格式化然后才能安装操作系统方可以使用。以WinxMe系列来说我们一般要将硬盘分成主引导扇区(MBR)、操作系统引导扇区(DBR)、FAT(文件分配表)、DIR(目录区)和Data(数据区)等五部分(其中只有主引导扇区是唯一的其它的随你的分区数的增加而增加)。MBR(MainBootRecord)即主引导记录区它位于整个硬盘的磁道柱面扇区包括硬盘引导程序和分区表。DBR(DosBootRecord)即操作系统引导记录区通常位于硬盘的磁道柱面扇区是操作系统可直接访问的第一个扇区它也包括一个引导程序和一个被称为BPB(BIOSParameterBlock)的本分区参数记录表。每个逻辑分区都有一个DBR。FAT(FileAllocationTable)即文件分配表是DOS、WindowsX系统的文件寻址格式为了数据安全起见FAT一般做成两个第二FAT为第一FAT的备份。DIR是Directory即根目录区的简写DIR紧接在第二FAT表之后。Data既是数据区在目录区之后就是数据区所有的文件等数据均存放在此区域。主引导扇区主引导扇区位于整个硬盘的磁道柱面扇区包括硬盘主引导记录MBR(MainBootRecord)和分区表DPT(DiskPartitionTable)。其中主引导记录的作用就是检查分区表是否正确以及确定哪个分区为引导分区并在程序结束时把该分区的启动程序(也就是操作系统引导扇区)调入内存加以执行。至于分区表很多人都知道以H或H为开始标志以AAH为结束标志共字节位于本扇区的最末端。值得一提的是MBR是由分区程序(例如DOS的Fdiskexe)产生。下图是用江民硬盘修复王查看主引导扇区(主引导记录分区表)图上图是硬盘的主引导记录为硬盘的面柱扇区的信息也是逻辑上的扇区(用KVFIX可以看出)每扇区字节数为个字节。前个字节为硬盘的主引导记录。如果在分区表至AA等个字节都正常的情况下用KVFIXK或FDISKMBR能自动生成这个字节。上图画红线的至AA是硬盘的分区表以下详细介绍:该字节表示当前硬盘分区是否为激活分区表示激活、表示非激活该字节表示硬盘的起始磁头(也称为面)该字节表示硬盘的起始扇区(这两个字节表示分区起始扇区和柱面号)该字节表示硬盘的起始柱面B该字节表示硬盘分区的类型如果硬盘为FAT位那么此处为如果硬盘分区格式为FAT位那么此处为B但是如果该分区格式大于G那么此处为C如果为NTFS格式此处为如果是LiNux分区格式为。FE该字节表示硬盘的结束磁头=FFE这两个字节表示硬盘的结束扇区和柱面(常常用FFFF替换)。F这个直接表示为硬盘的隐含扇区也就是说硬盘分区表到引导区之间的扇区数目。低位在前高位在后F写成FE表示该分区的大小低位在前高位在后E写成E。FFFFEFFFF可以从D盘分区表抄过来但是主分区一般用F表示而扩展分区用表示。FE这个字节表示下一个分区的起始扇区低位在前高位在后EF写成FEA这个字节表示扩展DOS分区的硬盘大小。操作系统引导扇区DBR(DosBootRecord)即操作系统引导扇区通常位于硬盘的磁道柱面扇区(这是对于DOS来说的对于那些以多重引导方式启动的系统则位于相应的主分区扩展分区的第一个扇区)是操作系统可直接访问的第一个扇区它也包括一个引导程序和一个被称为BPB(BIOSParameterBlock)的本分区参数记录表。其实每个逻辑分区都有一个DBR其参数视分区的大小、操作系统的类别而有所不同。引导程序的主要任务是判断本分区根目录前两个文件是否为操作系统的引导文件(例如MSDOS或者起源于MSDOS的WinxMe的IOSYS和MSDOSSYS)。如是就把第一个文件读入内存并把控制权交予该文件。BPB参数块记录着本分区的起始扇区、结束扇区、文件存储格式、硬盘介质描述符、根目录大小、FAT个数、分配单元(AllocationUnit以前也称之为簇)的大小等重要参数。DBR由高级格式化程序产生(例如DOS的Formatcom)。面柱扇(KVFIX在扇区)也成引导区或BOOT区。参看下图。图上图为FAT位的引导区。详细介绍:EB这个字节为跳转指令跳转到引导代码DEE这个字节为厂商表示和DOS版本号或OEM版本号信息这两个字节表示硬盘每扇区的字节数每扇区字节数为那么十进制为低位在前高位在后为。该字节为每个簇的扇区数(目录扇区数)这两个字节表示为保留扇区数也就是说从引导区到第一个文件分配表之间的扇区数目在此为个扇区换算十六进制为低位在前高位在后为该字节为文件分配表的份数根目录项数(早期DOS版本FAT允许最大目录项数现在不用了)扇区总数小于MB时否则不用。F该字节表示磁盘介质硬盘用F表示。这两个字节表示FAT位的文件分配表的长度如果是FAT位此处为空F表示每磁道扇区数目每磁道扇区为那么十进制为F。(低位在前高位在后)FF表示硬盘的磁头数目十进制为FF低位在前高位在后为FFF表示为硬盘的隐含扇区也就是说分区表到引导区的扇区数目E表示本分区大小F表示文件分配表的长度FAT位。为根目录所在簇数一般为第簇为h字组内前后位(byte)交换得所以此处为""为文件系统信息扇区此文件系统信息扇区为扇区为h字组内前后位(byte)颠倒得所以此处为""为系统引导扇区数目FAT位的系统引导扇区有个扇区即至为h字组内前后位(byte)颠倒得所以此处为""为磁盘编号(第一个硬盘为h)""以后为扩展的引导扇区特征码及系统安装序列号等这部份可用标准的硬盘照搬过来。文件分配表FAT(FileAllocationTable)即文件分配表是DOSWinx系统的文件寻址系统为了数据安全起见FAT一般做两个第二FAT为第一FAT的备份,FAT区紧接在DBR之后其大小由本分区的大小及文件分配单元的大小决定。关于FAT的格式历来有很多选择Microsoft的DOS及Windows采用我们所熟悉的FAT、FAT和FAT格式但除此以外并非没有其它格式的FAT像WindowsNT、OS、UNIXLinux、Novell等都有自己的文件管理方式。目录区DIR是Directory即根目录区的简写DIR紧接在第二FAT表之后,只有FAT还不能定位文件在磁盘中的位置FAT还必须和DIR配合才能准确定位文件的位置。DIR记录着每个文件(目录)的起始单元(这是最重要的)、文件的属性等。定位文件位置时操作系统根据DIR中的起始单元结合FAT表就可以知道文件在磁盘的具体位置及大小了。在DIR区之后才是真正意义上的数据存储区即DATA区。数据区DATA虽然占据了硬盘的绝大部分空间但没有了前面的各部分它对于我们来说也只能是一些枯燥的二进制代码没有任何意义。在这里有一点要说明的是我们通常所说的格式化程序(指高级格式化例如DOS下的Format程序)并没有把DATA区的数据清除只是重写了FAT表而已至于分区硬盘也只是修改了MBR和DBR绝大部分的DATA区的数据并没有被改变硬盘分区方式我们平时说到的分区概念不外乎三种:主分区、扩展分区和逻辑分区。主分区是一个比较单纯的分区通常位于硬盘的最前面一块区域中构成逻辑C磁盘。在主分区中不允许再建立其它逻辑磁盘。扩展分区的概念则比较复杂也是造成分区和逻辑磁盘混淆的主要原因。由于硬盘仅仅为分区表保留了个字节的存储空间而每个分区的参数占据个字节故主引导扇区中总计可以存储个分区的数据。操作系统只允许存储个分区的数据如果说逻辑磁盘就是分区则系统最多只允许个逻辑磁盘。对于具体的应用个逻辑磁盘往往不能满足实际需求。为了建立更多的逻辑磁盘供操作系统使用系统引入了扩展分区的概念。所谓扩展分区严格地讲它不是一个实际意义的分区它仅仅是一个指向下一个分区的指针这种指针结构将形成一个单向链表。这样在主引导扇区中除了主分区外仅需要存储一个被称为扩展分区的分区数据通过这个扩展分区的数据可以找到下一个分区(实际上也就是下一个逻辑磁盘)的起始位置以此起始位置类推可以找到所有的分区。无论系统中建立多少个逻辑磁盘,在主引导扇区中通过一个扩展分区参数即可逐个找到每一个逻辑磁盘。需要特别注意的是由于主分区之后的各个分区是通过一种单向链表的结构来实现链接的因此若单向链表发生问题将导致逻辑磁盘的丢失。数据存储原理既然要进行数据的恢复当然数据的存储原理我们不能不提在这之中我们还要介绍一下数据的删除和硬盘的格式化相关问题。文件的读取操作系统从目录区中读取文件信息(包括文件名、后缀名、文件大小、修改日期和文件在数据区保存的第一个簇的簇号)我们这里假设第一个簇号是。操作系统从簇读取相应的数据然后再找到FAT的单元如果内容是文件结束标志(FF)则表示文件结束否则内容保存数据的下一个簇的簇号这样重复下去直到遇到文件结束标志。文件的写入当我们要保存文件时操作系统首先在DIR区中找到空区写入文件名、大小和创建时间等相应信息然后在Data区找到闲置空间将文件保存并将Data区的第一个簇写入DIR区其余的动作和上边的读取动作差不多。文件的删除看了前面的文件的读取和写入你可能没有往下边继续看的信心了不过放心Winx的文件删除工作却是很简单的简单到只在目录区做了一点小改动――将目录区的文件的第一个字符改成了E就表示将改文件删除了。Fdisk和Format的一点小说明和文件的删除类似利用Fdisk删除再建立分区和利用Format格式化逻辑磁盘(假设你格式化的时候并没有使用U这个无条件格式化参数)都没有将数据从DATA区直接删除前者只是改变了分区表后者只是修改了FAT表因此被误删除的分区和误格式化的硬盘完全有可能恢复。如下为FAT位:如下为FAT位:第四章FAT原理FAT文件分配表基础什么是FAT操作系统利用来定位文件的表FAT,由于文件并不连续存放因此可能分散在磁盘中FAT就是用来定位这些离散的文件块的。FAT的位置:在DOS下FAT紧接着BOOT区存放在系统区的前部FAT的分类:FAT–早期Windows开始后来的所谓Windows就开始引用FAT的概念相关系统:VFAT,HPFS,NTFS,LINUX等。文件系统:目录的结构和管理一个分区的方法不同的文件系统对应不同的操作系统规范比如在UNIX系统中。Sampletxt和sampletxt是个完全不同的文件但是从dos开始的微软的系统windowsxMENT等大小写都是一样的一些文件系统在小型的机器上运行很好但是另外的一些则运行大型的服务器系统。每个分区分配一个唯一的类型在前面讲的MBR结构的主分区或者逻辑扩展分区都指定了分区的类型。FAT的类型一个硬盘可能含有不同的文件系统:OSFATNTFSHPFS等。不同文件系统可能识别不同的另外的文件系统FAT系统能被所有的其它的文件系统识别它简单可靠但是只能管理比较小的硬盘空间该FAT表显示哪些文件被占用哪些链属于哪些文件并且哪些是空的连接可以被其它文件使用。VFAT系统则和FAT系统相似但是它突破了的文件命名规则可以使用长文件名。HPFS支持NTFS文件系统格式的OS文件系统在大容量磁盘的情况下表现比FAT更加优越同时支持长文件名但是它需要更多的内存当系统内存较小时比不适合采用HPFS系统。NTFS支持所有以上的特性:它能支持大容量磁盘长文件名数据的安全性由于FAT不识别或者说忽略NTFS格式的磁盘卷标因此如果在一个硬盘中含有FAT和NTFS卷标的话他们之间的顺序就显得很重要了。安装操作系统的基本原则:FAT,HPFS,最后安装NTFS。FAT的特点FAT特点:被所有的操作系统支持内存需求最少使用简单可靠的文件命令规则在大于M的磁盘中表现一般不支持文件服务器。FAT系统是年月由BillGates在一家希尔顿饭店天的时间发明并设计出来的。当时是为了支持Basic系统在软盘上存储文件和数据用的。最大的文件块是KB(簇):浪费大量的磁盘空间个byte的文件占用一个簇的空间MSDOS是按照簇来分配磁盘空间的。簇越大那么浪费的磁盘空间越大。簇的大小是由磁盘的大小来决定的是在format时确定的。FAT簇大小•驱动器大小FAT类型每个簇的簇大小•(逻辑卷)扇区数••(FloppyDisks)KbitK•KbitK•MBbitbytes•MBbitbytes•MBbitK•(HardDisks)MBbitK•MBMBbitK•MBMBbitK•MBMBbitK•MBMBbitK•MBMBbitKNTFS文件系统的簇的大小•磁盘大小簇大小扇区个数••MBorlessbytes•MBtoMB(GB)bytes(KB)•MBtoMB(GB)bytes(KB)•MB或更大bytes(KB)•(WindowsNT或者以后的系统)•磁盘大小簇大小扇区个数••MBtoMB(GB)KB•MBtoMB(GB)KB•MBtoMB(GB)KB•大于MB(GB)KB•(WindowsNT或者以前的系统)第五章NTFS文件系统原理NTFS概述除了最常用的FAT文件系统外还有两种比较常用的文件系统这就是NTFS和HPFS文件系统。NTFS主要用在WindowsNT系统中HPFS文件系统则主要用于S系统中。NTFS是在年随着WindowsNT的第一个版本推出而面世的是一个性能优良的文件系统。NTFS基于可恢复文件结构而设计它可使用户数据文件不会有丢失或毁坏的危险适用于一些要求安全性高、而且在磁盘上存储远远大于FAT文件系统所能处理的巨型文件等场合。NTFS是新技术文件系统(NewTechnologyFileSystem)的英文缩写。与FAT相比NTFS具有许多新的特性如容错性安全性文件压缩(Compress)和磁盘配额(DiskQuotas)等前面已经介绍过下面我们来分析简单NTFS卷的文件系统结构对于复杂的NTFS卷虽然在RAID层面不一样但在文件系统层面也是一样的。NTFS的DBR对于基本分区和简单卷NTFS的引导扇区与FATFAT的引导扇区作用相同由MBR引导至活动分区的DBR再由DBR引导操作系统。对于WindowsNTXP由DBR调入NTLDR再由NTLDR调入系统内核其活动分区的DBR如图所示。在NTFS卷上跟随在BPB后的数据字段形成一个扩展BPB。这些字段中的数据使得Ntldr能够在启动过程中找到主文件表$MFT(MasterFileTable)。在NTFS卷上$MFT被放在一个预定义的扇区中。由于这个原因如果在$MTF的正常位置中有坏扇区的话就可以把$MFT移到别的位置。但是如果该数据被破坏就找不到$MFT的位置Windows假设该卷没有被格式化。因此如果一个NTFS的卷提示未格式化可能并未破坏$MFT依据BPB的各字段的意思是可以重建BPB的。图NTFS的DBR()图NTFS分区的DBR()NTFS的元文件在NTFS文件系统中文件亦是按簇进行分配一个簇必须是物理扇区的整数倍而且总是的整数次方。NTFS文件系统并不去关心什么是扇区也不会去关心扇区到底有多大(如是不是字节)而簇大小在使用格式化程序时则会由格式化程序根据卷大小自动的进行分配。文件通过主文件表(MFTMasterFileTable)来确定其在磁盘上的存储位置。主文件表是一个对应的数据库由一系列的文件记录组成卷中每一个文件都有一个文件记录(对于大型文件还可能有多个记录与之相对应)其中第一个文件记录称为基本文件记录其中存储有其他扩展文件记录的一些信息。主文件表本身也有它自己的文件记录。NTFS分区的区域关系$MFT文件分析元文件$MFT是NTFS文件系统下最重要的一个文件它记录着所有文件和目录的所有情况包括卷的信息、启动文件、$MFT文件本身等一切位于卷上的东西记录着如文件名、安全属性、文件大小、存储位置等等信息类似于FAT文件系统下的FATFDT的功能并且存储着比FATFDT要多得多的文件属性。元文件表$MFT由一系列的文件记录组成每个文件记录都由记录头和属性部分组成由“FFFFFFFF”结束一般大小为KB或一个簇大小(这样一般就更大)。属性部分是可变长度区以“FFFFFFFF”结束对于KB长度的MFT记录属性部分的起始偏移一般为x。$MFT分析:$MFTMFT自身$MFTMIRR主文件表的部分镜像不是对MFT的全部备份$LOGFILE日志文件为NTFS可恢复性和安全性设计的记录了所有能够影响NTFS卷结构的操作保证当系统失效时能够恢复NTFS卷$VOLUME包含卷名、NTFS版本和标明该盘是否损坏的标志位(系统决定是否使用CHKDSK来进行修复)。$ATTRDEF存放卷所支持的所有文件属性$ROOT保存了该卷根目录下的所有文件和目录的索引$BITMAP记录该卷簇的使用情况标示簇是空闲还是已分配

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  • dzyauto 2011-01-10 22:56:14

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