Free BSD分区结构分析
BSD UNIX在UNIX的历史发展中具有相当大的影响力，被很多商业厂家采用，成为很多商用UNIX的基础，并且BSD UNIX最先实现了TCP/IP，使Internet和UNIX紧密结合在一起。后来从BSD UNIX发展出Free BSD、Open BSD、Net BSD、Dragonfly BSD等分支，其中以Free BSD使用最为广泛，尤其是在NAS系统中，因其是一款完全开源的自由软件。
FreeBSD是一个稳定、高效、可靠的操作系统，它既可以用于大型服务器上，也可以应用在个人计算机中，从而使得个人也能拥有高性能的UNIX工作站。
Free BSD分区的特点及命名
在Free BSD系统中分区同样也是一个文件。在访问分区前，需要把分区挂载到某个目录下。Free BSD系统与其他UNIX类操作系统的路径组织结构虽基本相同，但也存在一些小的差别。表5-14是Free BSD系统中常用的默认目录。
表5-14 Free BSD系统中常用的默认目录
| 默认目录 | 描述 |
|---|---|
| / | 根文件系统，用于存储系统内核、启动管理和其他文件系统的装载点 |
| /dev | 设备入口点，放着所有系统能够用到的各个设备 |
| /bin | 系统启动时需要的一些通用可执行程序 |
| /usr | 第二个文件系统，基本上是和系统核心无关但又属于操作系统的一部分的一个目录。大多数的应用程序、各个用户的私有资料存放在这个子系统中 |
| /etc | 包含系统配置文件，如用户口令等 |
| /modules | 内核可装载模块 |
| /var | 保存经常变化的文件，包括系统日志、邮件等 |
| /proc | 进程文件系统，存储指向当前活动进程的虚拟内存文件 |
| /sbin | 系统可执行文件 |
| /stand | 独立执行的程序，sysinstall就在这个目录下，在安装配置系统时用到 |
| /root | root用户的工作目录 |
Free BSD系统基本都应用于x86架构上，所以它使用MBR磁盘结构。就像x86架构的Solaris系统一样，用主DOS分区表在磁盘上划分出相应区域，然后在这些区域内建立自己的Free BSD分区。主DOS分区表所划分的区域可以安装Windows系列的操作系统，也就是说，Free BSD系统既可以访问自己的分区，也可以访问FAT、NTFS等Windows系统下的文件系统。
Free BSD系统把磁盘上的DOS分区称为“切片（slice）”，而把自己的Free BSD结构的分区称为“分区（partition）”。这一点刚好与x86架构的Solaris系统相反，请注意区分。
如果一个磁盘既安装了Windows系统，也安装了Free BSD系统，当运行于FreeBSD系统下时，该系统也可以访问Windows系统中的切片。
FreeBSD将每个分区和切片视为特殊设备文件，并依据它们的DOS切片号和Free BSD分区号对其进行命名。第一IDE接口的主磁盘命名为/dev/ad0，磁盘上的每个切片用字母“S”加上切片号进行命名。例如，第一个切片命名为/dev/ad0s1，第二个切片命名为/dev/ad0s2。包含Free BSD结构分区的切片内部则进一步由磁盘标签进行管理，划分为若干个分区，每个分区根据它在磁盘标签中分区表项的顺序来分配字母。例如，磁盘中第二个切片为Free BSD的切片，切片中的第一个Free BSD分区为/dev/ad0s2a，第二个Free BSD分区为/dev/ad0s2b。另外，Free BSD系统访问自己的分区时可以不加切片号，如在刚才的例子中，/dev/ad0a与/dev/ad0s2a是同一个分区。
在Free BSD系统中，分区的命名字母有特殊的规定：字母“a”用于根分区，存储引导代码；字母“b”用于Swap（交换）分区；字母“c”用于描述Free BSD分区所在的整个切片；其他的分区由字母“d”开始依次往后分配。
Free BSD磁盘布局
Free BSD系统应用于x86架构上，所以Free BSD磁盘的第一个扇区为MBR。MBR中会有几个主DOS分区，这些主DOS分区被Free BSD系统称为切片，切片中可以是FAT文件系统，也可以是NTFS，但至少一个切片给Free BSD分区使用，或者全部的切片都用于Free BSD分区。描述Free BSD区域的主DOS分区表项的分区类型被定义为十六进制数值“A5”。一个完整的Free BSD系统磁盘布局的例子如图5-15所示。
图5-15 Free BSD系统的磁盘布局
再用WinHex查看一个Free BSD系统磁盘的第一个扇区，也就是MBR扇区，如图5-16所示。
图5-16 Free BSD系统磁盘的MBR扇区
可以看出Free BSD磁盘的MBR扇区与Windows下的MBR也是很像的，只是引导程序的内容差别大一些。在该MBR的分区表中，有两个类型为“A5H”的主DOS分区，“A5H”就代表Free BSD系统。Free BSD系统把这两个主DOS分区表项所描述的空间称为切片。在这两个切片的内部，是Free BSD系统的分区。
Free BSD切片的结构
在类型为“A5H”的主DOS分区内，是Free BSD系统的分区。这部分空间内的第一个扇区用于存放系统的引导程序，第二个扇区是Free BSD分区的磁盘标签，第三个扇区往后依然是系统的引导程序。因为0号扇区存放不下所有的引导程序，跨过被磁盘标签占用的1号扇区继续存放引导程序，直到文件系统的超级块开始之前。超级块一般开始于16号扇区。
下面就以图5-16中分区表第一项所描述的Free BSD分区为例，具体讲解Free BSD分区的结构。
x86架构下的Free BSD系统使用Little-Endian字节序。
这个主DOS分区开始于“00 00 00 3F”扇区，十进制为63，所以Free BSD分区中的磁盘标签就位于下一个扇区，即64号扇区。用WinHex跳转到此扇区，其内容如图5-17所示。
图5-17 Free BSD磁盘标签实例
Free BSD磁盘标签的具体结构参数见表5-15。
表5-15 Free BSD磁盘标签的结构参数
Free BSD磁盘标签的分区表中预留了16个分区表项的位置，每个分区表项占用16个字节。分区表项的具体结构见表5-16。
表5-16 分区表项的结构参数
分区表项中文件系统类型的具体分类见表5-17。
表5-17 文件系统类型的具体分类
| 文件系统类型值 | 含义 | 文件系统类型值 | 含义 |
|---|---|---|---|
| 0x00 | 未用空间 | 0x08 | MSDOS文件系统（FAT） |
| 0x01 | 交换空间 | 0x09 | 4.4BSD日志文件系统（4.4LFS） |
| 0x02 | 版本6 | 0x0A | 在使用中，但无法识别或不支持 |
| 0x03 | 版本7 | 0x0B | OS/2的HPFS |
| 0x04 | UNIX System V | 0x0C | CDROM（ISO9660） |
| 0x05 | 4.1BSD | 0x0D | 引导程序 |
| 0x06 | Eighth Edition | 0x0F | Vinum磁盘驱动器 |
| 0x07 | 4.2BSD Fast File System（FFS） |
（1）磁盘信息
从Free BSD磁盘标签的偏移04H处开始描述磁盘的参数信息，包括磁盘转速、柱面数、磁头数、每磁道扇区数等。下面把图5-17所示的Free BSD磁盘标签的例子中的磁盘信息列举一下，具体见表5-18。
表5-18 磁盘参数举例
| 字节偏移 | 字段长度（字节） | 字段名和定义 | 实际数值 |
|---|---|---|---|
| 0x04～0x05 | 2 | 驱动器类别 | 05H |
| 0x06～0x07 | 2 | 驱动器子类别 | 00 |
| 0x08～0x17 | 16 | 驱动器类别名 | ad0s1 |
| 0x18～0x27 | 16 | 捆绑ID名称 | 无 |
| 0x28～0x2B | 4 | 每扇区字节数 | 0200H，即每512字节 |
| 0x2C～0x2F | 4 | 每磁道扇区数 | 3FH，即每磁道63扇区 |
| 0x30～0x33 | 4 | 每柱面磁道数 | FFH，即每柱面255个磁道 |
| 0x34～0x37 | 4 | 每单元柱面数 | 23H，即每单元35个柱面 |
| 0x38～0x3B | 4 | 每柱面扇区数 | 3EC1H，即每柱面16 065个扇区 |
| 0x3C～0x3F | 4 | 每单元扇区数 | 855A2H，即546 210个扇区 |
| 0x40～0x41 | 2 | 每磁道备用扇区数 | 00 |
| 0x42～0x43 | 2 | 每柱面备用扇区数 | 00 |
| 0x44～0x47 | 4 | 每单元间隔柱面数 | 00 |
| 0x48～0x49 | 2 | 磁盘转速 | 1518H，即5400rpm |
| 0x4A～0x4B | 2 | 物理扇区交错 | 01 |
| 0x4C～0x4D | 2 | 磁道倾斜 | 00 |
| 0x4E～0x4F | 2 | 柱面倾斜 | 00 |
| 0x50～0x53 | 4 | 磁头转换微秒数 | 00 |
| 0x54～0x57 | 4 | 道至道微秒数 | 00 |
| 0x58～0x5B | 4 | 标志 | 00 |
| 0x5C～0x6F | 20 | 驱动器详细信息 | 无 |
（2）分区表
Free BSD磁盘标签的分区表中预留了16个分区表项的位置。下面以图5-17所示的Free BSD磁盘标签为例具体分析一下分区表内的数值。在磁盘标签的偏移8AH～8BH处描述该磁盘标签中包含的分区表项数，当前值为8，说明本例的磁盘标签中只分配了8个表项的空间，再具体看分区表中，目前只使用了一个表项，该表项具体信息见表5-19。
表5-19 分区表参数举例
| 字节偏移 | 字段长度（字节） | 字段名和定义 | 实际数值 |
|---|---|---|---|
| 0x00～0x03 | 4 | 分区总扇区数 | 855A2H，即546 210个扇区 |
| 0x04～0x07 | 4 | 分区起始扇区号（以磁盘0扇区为起点） | 3FH，即起始于物理磁盘的63号扇区 |
| 0x08～0x0B | 4 | 文件系统中每段字节数 | 400H，即1024字节 |
| 0x0C～0x0C | 1 | 文件系统类型（具体见表5-17） | 07H |
| 0x0D～0x0D | 1 | 文件系统每块包含的段数 | 08H，即8个段 |
| 0x0E～0x0F | 2 | 文件系统每柱面组的柱面数 | 10H，即16个柱面 |
（3）签名值及校验和
Free BSD的磁盘标签中有两个签名值：在偏移00H～03H处有4个字节作为磁盘标签的第一个签名值，该值固定为十六进制数值“57 45 56 82”；在偏移84H～87H处，有4个字节作为磁盘标签的第二个签名值，与第一个签名值一样，也是固定为十六进制的“57 45 56 82”。
Free BSD磁盘标签扇区偏移88H～89H处的两个字节，是该扇区的校验和。
湘公网安备 43102202000103号