Windows10系统简介(9)——硬盘分区、文件系统

承接本系列文章“系统安装”的各种方法，系统是安装到硬盘上的，有必要针对硬盘分区进行简要介绍。前面几篇介绍系统安装方法的文章中，也有所介绍，但是还不够系统，本文将硬盘分区相关的内容一次性介绍清楚，文章前两节介绍原理，最后一节给出了使用DG软件分区的具体方法。

需要了解一下BIOS和UEFI，对于它们的介绍，不想过多的介绍了，写的太复杂反正也看不懂。知道旧电脑都是BIOS的，新电脑多数都是UEFI的就行了。按下计算机电源键，出现主板Logo时，按住F2（F1、Del等等）即可进入BIOS或UEFI。

BIOS大概是这样的：

UEFI大概是这样的（很多可以用鼠标操作）：

1 分区表

通常BIOS对应的是MBR分区表，UEFI对应的是GPT分区表（微软默认的组合，也可例外，但不推荐）。下面结合两种分区表、分区结构和Windows的启动过程，进行简要的介绍：

MBR分区表

MBR分区表

1.MBR为主引导记录，又名主引导扇区。BIOS自检后，访问硬盘时必须读取加载的内容，MBR中存储于每个硬盘的第一个扇区中。它记录着硬盘的信息以及硬盘分区表。

2.每个独立的硬盘都只有一个主引导扇区MBR（共512字节），主引导扇区包括：BOOT LOADER（主引导程序，446字节）、DPT（硬盘分区表，64字节）、MN（幻数，2字节）。此扇区与是否已经分区无关，与安装的操作系统无关，硬盘都存在。

3.PBR是分区引导记录，每个分区都有。

4.上面说到DPT即分区表，总共有64个字节，每个分区参数占用16个字节，做个简单的除法可知：硬盘最多可分4个主分区（独立互不干扰）。我们看到的硬盘分区可能会出现很多个，这是何故？这是引入拓展分区的缘故。1个拓展分区可以看成主分区，在1个拓展分区下可以分出多个逻辑分区。

5.MBR只能管理2TB的硬盘，因此后面GPT分区表诞生了

MBR分区表结构图

BIOS下Windows启动流程

1.开机自检→将MBR代码读入内存→管理权交给MBR→MBR读取分区表DPT→DPT读取硬盘中的活动分区(系统控制权交给该分区的PBR)→读取该分区下的启动文件。这里说的活动分区，指的是分区被标记为“活动”（active）。

Win10启动流程：BIOS→活动主分区→\bootmgr→\Boot\BCD→\Windows\system32\winload.exe→进入Windows系统。

BIOS+MBR 环境下，微软默认分区结构

1.微软默认的分区结构包括：系统分区、Windows分区。

2.系统分区中存放的是启动文件，比如bootmgr等；Windows分区中存放的是系统文件，比如Windows文件夹，即通常所说的C盘，这两个分区可以是同一个。

3.系统分区一定是活动主分区。

4.如果不采用微软的标准分区结构行不行呢？当然可以。比如你只新建一个分区，那么“系统分区”内的文件，在系统安装时，都会自行复制到这一个分区里面（通常是C盘）。

GPT分区表

GPT分区表

1.GPT磁盘最多可允许存在128个主分区，支持磁盘的最大容量为18EB（1EB=1024PB=1024*1024TB）。

2.MBR磁盘中，分区信息直接存储于MBR中。GPT磁盘中，分区表的位置信息存储于GPT分区表头中。出于兼容性考虑，硬盘的第一个扇区仍然用于MBR（通常称之为PMBR），其次才是GPT分区表头。

3.PMBR作用是当使用不支持GPT分区表的分区工具对硬盘进行操作时，整个硬盘将显示为一个受保护的分区，无法对其做任何操作，以防止分区表及硬盘数据遭到破坏。

GPT分区表结构图

UEFI下Windows启动流程

1.开机自动查找FAT分区（通常叫做“ESP分区”），这个分区中存在Windows的启动文件。

Win10启动流程：UEFI→FAT分区→\efi\Microsoft\boot\bootmgfw.efi→efi\Microsoft\Boot\BCD→Windows\system32\winload.efi→进入Windows系统。

UEFI+GPT分区下，微软默认分区结构

1.在UEFI+GPT环境下，微软默认的分区结构包括：ESP分区、MSR分区、Windows分区。

2.ESP分区是一个FAT格式的分区，里面存放的是启动文件。MSR是微软保留分区，这个分区只供操作系统使用，此分区可以删除，用处不是很大。

3.Windows分区中存放的是系统文件，比如Windows文件夹，即通常所说的C盘。

4.如果不采用微软的标准分区结构行不行呢？当然可以。但是ESP分区不能少，且必须为FAT文件系统，MSR分区非必需。

2 文件系统

文件系统是一种存储和组织计算机数据的方式，使数据的存储和查找变得简单容易。文件系统使用操作系统中的逻辑概念“文件”和“树形目录”来替代硬盘等物理存储设备中的扇区等存储单位，用户使用文件系统来保存数据，不用关心数据实际保存在硬盘的哪个扇区，只需要记住该文件所属目录和文件名即可查找到该文件。

如果硬盘是一块空地，那么文件系统就是建造在空地上的房屋，文件是房屋中的房间，用户只需记住房间（文件）所述的楼层（目录）即门牌号（文件名）即可找到对应的房间（文件）。

Win10系统支持NTFS、ReFS、FAT16/32、exFAT等文件系统。下面简要介绍几点：

 NTFS：

自从Win7开始，操作系统必须安装到NTFS文件系统分区中。稳定性和安全性较高，不易产生碎片，对用户权限进行了非常严格的限制。突破了FAT32文件系统的4G以上单文件的限制。

它主要针对机械硬盘设计，对于采用闪存芯片的设备（U盘、固态硬盘等）有一些性能损耗，同样读取一个文件或目录，在NTFS上读取次数比FAT32要多，更容易缩短闪存设备的使用寿命。

Win10中文件链接、权限、硬盘配额、稀疏文件、卷影复制、文件压缩、文件加密系统等功能都是基于NTFS文件系统实现的。

 ReFS：

中文名：弹性文件系统，是微软基于NTFS开发，二者兼容性很好，但不能相互转化。不能用于操作系统启动分区，只能用于存储数据。不可用于移动硬盘、U盘等。最大单文件容量(2^64-1)B，支持超大规模的分区、文件和目录。通过硬盘扫描防止未知硬盘错误，数据安全性高。

   FAT16/32：

FAT16最大单文件支持2G，FAT32支持4G。Win10中FAT32分区最大容量为32G。该文件系统兼容性高，是UEFI固件能识别的文件系统。不具备文件加密、文件压缩、硬盘配额等功能。

   exFAT：

又名FAT64，是FAT文件系统的扩展版，最大支持8TB的分区，最大单文件支持16EB，支持访问控制列表（ACL），也就是说用户可以对存储在exFAT文件系统中的文件进行精细的权限配置。

机械硬盘无法使用该文件系统，其特性并不比NTFS强，但比NTFS更适合于闪存设备使用。

Win10的一大变化是启动相关文件和程序时都加入了对exFAT的支持。Bootsect命令行工具支持写入exFAT的启动扇区，启动管理器bootmgr支持从exFAT分区读取文件。

    应用：在新建分区或格式化分区时，可以选择不同的文件系统。在制作启动U盘、修复系统启动文件时，需要了解各文件系统的区别。

3 分区方法

DiskGenius是最有名的分区软件之一，本文就以DG为例，进行介绍。首先进入WinPE，然后再分区：

第一步：鼠标右键——删除当前分区。然后删除所有分区。

第二步：MBR和GPT转化。（如无需转化，此步可忽略）

第三步：分区——建立新分区。

①如果是MBR分区，选择“主磁盘分区”或“扩展磁盘分区”、“新分区大小”，然后确定，最多能建立4个主分区。

②如果是GPT分区，注意勾选ESP分区，MSR分区选不选均可。接下来继续新建主分区，同MBR。

第四步：保存更改。

——转自：知彼而知己