filesystems - MBR组织

Question

MBR 分区表中偏移量为 8 字节的字段用于存储分区开头的 LBA 地址。当没有足够的 CHS 坐标时，引入 LBA 寻址来寻址更大的磁盘。但是在引入 MBR 支持时，这样的磁盘还不存在。因此问题来了:偏移量为 8 字节和 12 字节的字段最初包含什么？它们是为进一步的结构开发保留的还是有其他目的？

我也对 LBA-48 的实现感兴趣。 MBR中分配了32位用于存储LBA地址，那么48位地址如何存储在32位中？

Answer 1

两篇维基百科文章提供了有用的细节:https://en.wikipedia.org/wiki/Master_boot_record和 https://en.wikipedia.org/wiki/Logical_block_addressing .其他有用的来源是 The Starman's "All the Details of many versions of both MBR" .

在 MBR 中有 "Partition table entries" ;对于与 LBA 兼容的条目，它们具有 CHS(3 字节)和 LBA(4 字节)地址。 CHS 给出了两个地址，一个用于分区的第一个扇区，另一个用于分区的最后一个扇区。 LBA地址是第一个扇区的LBA地址和该分区的扇区总数。所以这两种类型的地址都不是针对字节而是针对扇区，并且Wikipedia says “过去认为扇区大小固定为 512 (29) 字节”。

使用 4 个字节，我们可以将最大 2 TB 的磁盘大小编码为 4294967295(2 的 32 次幂减 1)乘以每个扇区 512 字节(2147483647.5 千字节)。

LBA-48 不能存储在官方支持的 MBR 分区条目中，因为 48 位是 6 个字节，而 MBR(和第 5 个逻辑分区的 EBR)只有 4 个字节来存储 LBA 开始和结束扇区地址。 LBA-48 与 GUID GPT 一起使用- https://en.wikipedia.org/wiki/Logical_block_addressing#LBA48

The current 48-bit LBA scheme was introduced in 2003 with the ATA-6 standard,[4] raising the addressing limit to 2^48 × 512 bytes, which is exactly 128 PiB or approximately 144.1PB. ... However, the common DOS style Master Boot Record (MBR) partition table only supports disk partitions up to 2 TiB in size. For larger partitions this needs to be replaced by another scheme, for instance the GUID Partition Table (GPT) which has the same 64-bit limit as the current INT 13h Extensions.

(在一些类似 wiki 的随机站点中有 proposed incompatible MBR format for LBA48，但它不适用于大多数期望正确的经典 MBR 的操作系统。)

LBA 于 1996 年引入，“在 Windows 95B 和 DOS 7.10 中以支持大于 8 GB 的磁盘”，如 the Wikipedia 所述. 1999 年授予的相关 IBM 专利(可能在 2019 年 10 月到期):Address offset feature for a hard disk drive, US6415383

关于 MBR 的前 LBA 时代知之甚少，但在 DOS 2.0分区表的总大小为 64 字节，有 4 个分区，每个分区 16 字节。它是编码在 MBR parsing code in DOS2 中的大小:

An Examination of the Assembly Code

062C 83C610       ADD  SI,+10            ; Checking the next entry...
                                         ; (10h = 16 bytes per entry)

即使是 Starman 的 MBR 资源也没有关于为什么为每个分区表条目分配 16 个字节的原因的信息。

我发现了 AST Research(现已转让给三星)1990-1992 年的早期专利，System for multiple access hard disk partitioning, US5136711A它给出了图 2(图 3)中的分区表布局，听起来非常像 LBA:

Each of the partition identifier segments 133, 134, 135, and 136 comprises 16 bytes of disk space making up a partition table 140 (FIG. 3) containing identification information for the corresponding disk partition.

分区表 140 在图像中定义为:

• 141 开机指示灯，
• 142头号，
• 144扇区号，
• 汽缸号，
• 148系统指标，
• 150人头，
• 152扇区号，
• 汽缸号，
• 154引导扇区地址，
• 156扇区号

而在AST 1992专利分区表的正文中描述为:

The partition table 140 comprises a boot indicator byte 141 to identify whether the corresponding partition segment P4 is a bootable partition or a non-bootable partition. Only one partition of P4, P3, P2, and P1 may be bootable at a given time. The partition table further comprises a physical starting head number byte 142, a physical starting cylinder and physical starting sector segment 144, a system indicator byte 148 which identifies the type of operating system, a physical ending head number byte 150, a physical ending cylinder and physical ending sector segment 152, a boot sector address segment 154, and a sector number segment 156 which indicates the number of sectors in the partition P4 as is well understood in the art.

因此，在我的假设中，字段 +8 可能用于指向分区的引导扇区(它可能不在第一个扇区？)，而 +12 可能用于检查分区大小计算。但是在DOS2 code没有实际读取 +8 和 +12 字段。它们可能只是保留在 IBM MBR 中，并在 AST 专利中重用，用于某些类似 LBA 的用途。

1991 年的 PCMag (PC Mag 10 Sep 1991, page 410) 还说 4 字节字段已经用于类似 LBA 的扇区地址:

Each record in the partition table is 16 bytes, including 4 each for the starting sector and the number of sectors. In addition, one byte is reserved for the partition byte.

与 1992 年 Mark Minasi 的书“硬盘生存指南”相同，至少最后一个 +12 字段(分区大小)，第 279 页(谷歌书籍中有一些片段):

Getting this number to fix a boot record is simple: It is in the MBR. The last four bytes of each partition table entry is the partition length in secotrs.