1. 2 Tổ chức máy tính:
2.2. Phân khu và định dạng ổ cứng
2.2.1. Giới thiệu
Một ổ đĩa cứng vật lý có thể được chia thành nhiều phần để thuận tiện cho quản lý và lưu trữ. Mỗi phần được gọi là một phân vùng (partition).
Có hai loại phân vùng: phân vùng chính (primary partition) và phân vùng mở rộng (extended partition).
Một phân vùng lại có thể được chia thành một hoặc một số phân vùng logical. Phân vùng chính chỉ có thể chứa duy nhất một phân vùng logical, nhưng phân vùng mở rộng có thể được chia thành một hoặc một số phân vùng logical.
Khi phân vùng ổ đĩa chỉ cho phép tạo tối đa 4 phân vùng Primary, hoặc 3 phân vùng Primary - 1 phân vùng Extended. Cung khởi động (boot sector) là một cung đặc biệt, luôn nằm ở vị trí sector số 1 của phân vùng logical. Cung khởi động chứa chương trình mồi khởi động (Bootstrap loader) có nhiệm vụ kích hoạt việc nạp các thành phần của hệ điều hành từ đĩa vào bộ nhớ. MBR hay GPT là sector đầu tiên của ổ đĩa cứng, nó chứa các thông tin về các Partition như số thứ tự, tên phân vùng logical, trạng thái, kích thước của Partition...
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 82 Đĩa cứng cần được định dạng (format) trước khi sử dụng. Có hai mức định dạng đĩa cứng: định dạng mức thấp (lower level format) và định dạng mức cao (high level format). Định dạng mức thấp là quá trình gán địa chỉ cho các cung vật lý trên đĩa (track, sector, cylinder) và có thể được thực hiện bởi các chức năng của BIOS. Hiện nay, hầu hết các ổ đĩa cứng đều đã được định dạng mức thấp khi xuất xưởng. Sau khi được định dạng mức thấp, ổ đĩa cần được định dạng ở mức cao bởi hệ điều hành trước khi có thể lưu thông tin. Định dạng mức cao là quá trình gán địa chỉ cho các cung logic và khởi tạo hệ thống file, hình thức format này có thể có hai dạng:
- Format nhanh (quick): Đơnthuần là xoá vị trí lưu trữ các ký tự đầu tiên để hệ điều hành hoặc các phần mềm có thể ghi đè dữ liệu mới lên các dữ liệu cũ.
- Format thông thường: Xoá bỏ các dữ liệu cũ và đồng thời kiểm tra phát hiện khối hư hỏng (bad block), đánh dấu chúng để chúng không còn được vô tình sử dụng đến trong các phiên làm việc sắp tới. Tuỳ thuộc vào các hệ điều hành sử dụng mà cần lựa chọn hệ thống lưu trữ file phù hợp:
- FAT (File Allocation Table): Chuẩn hỗ trợ DOS và các hệ điều hành họ Windows 9X/Me. FAT có thể sử dụng 12 hoặc 16 bit, dung lượng tối đa một phân vùng FAT chỉ đến 2 GB dữ liệu.
- FAT32 (File Allocation Table, 32-bit): Tương tự như FAT, nhưng nó được hỗ trợ bắt đầu từ hệ điều hành Windows 95, Windows 98, 2000, XP, Windows Server 2003. Dung lượng tốiđa của một phân vùng FAT32 có thể lên tới 2 TB (2.048 GB). Tính bảo mật và khả năng chịu lỗi không cao.
- NTFS (Windows New Tech File System): Được hỗ trợ bắt đầu từ các hệ điều hành họ NT/2000/XP/Vista/Windows 7/Windows 7. Một phân vùng NTFS có thể có dung lượng tối đa đến 16 exabytes. Tăng cường khả năng lưu trữ, tính bảo mật, chịu lỗi, mã hoá và khả năng phục hồi cao. Do đó hầu hết các hệ điều hành sau này Windows vista, Windows 7… bắt buộc cài trên phân vùng NTFS.
- Các hệ điều hành họ Linux sử dụng các loại định dạng tập tin riêng như: Ext2, Ext3, Ext4…
- Có nhiều cách để thực hiện việc tạo và định dạng phần vùng như dùng phần mềm chuyên dụng trong môi trường Dos, trong lúc cài Windows hoặc vào trong Windows thực hiện nếu như máy đã cài đặt hệđiều hành. Theo thông thường khi tạo ra các phân vùng cho 1 bộ máy vi tính theo thói quen người ta thường tạo ra phân vùng đầu tiên là phân vùng chính chứa hệ điều hành và 1 phân vùng phụ chứa dữ liệu hoặc phân vùng chính và phụ có thể nhiều hơn 1 tùy vào mục đích sử dụng. Và định dạng ổ đĩa theo dạng MBR hay GPT. Để cho việc thực hiện được dễ dàng thường ta nên dùng cách đầu tiên là dùng phần mềm chuyên dụng tạo sẵn các phân vùng theo yêu cầu sau đó tiến hành cài đặt hệđiều hành Windows lên phân vùng đã tạo sẵn.
- Một phân vùng thường quan tâm đến các thuộc tính sau:
Label: Tên phân vùng, ví dụ: Phân vùng C:\ với Label: Windows 7. Volume: Ký tựđặt cho phân vùng: C, D, E...
Capacity/Size: Dung lượng của phân vùng, thường tính bằng GB. File System: Thường dùng NTFS.
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 83 Status: Active hay None.
Primary hay Logical.
2.2.2. Chuẩn Master Boot Record (MBR) và Chuẩn GUID Partition Table (GPT) 2.2.2.1 Master Boot Record (MBR):
MBR là viết tắt của Master Boot Record. Chuẩn MBR được giới thiệu cùng IBM PC DOS 2.0 vào năm 1983. Sở dĩ nó được gọi là Master Boot Record vì MBR là một khu vực khởi động đặc biệt nằm ở đầu một ổ đĩa. Khu vực này có một Boot loader được cài đặt trên hệ điều hành và các thông tin về phân vùng Logical của ổ đĩa. Về Boot loader, bạn có thể hiểu nó là chương trình khởi động hệ thống và hệ điều hành đã được lập trình sẵn và đặt trong ROM.
Nói rộng hơn, Boot loader là một đoạn mã nhỏ được thực thi trước khi hệ điều hành bắt đầu chạy và nó cho phép nhà sản xuất thiết bị quyết định những tính năng nào người sử dụng được phép dùng hoặc bị hạn chế. Nếu cài đặt hệ điều hành Windows, các bit ban đầu của Boot Loader Windows sẽ cư trú tại đây- đó là lý do tại sao bạn phải sửa chữa lại MBR nếu nó bị ghi đè và Windows sẽ không thể khởi động được. Nếu cài đặt hệ điều hành Linux, Boot Loader GRUB thường sẽ nằm trong MBR.
MBR làm việc với các ổ cứng có kích thước lên đến 2 TB, nhưng nó không thể xử lý ổ cứng có dung lượng lớn hơn 2 TB. Ngoài ra MBR chỉ hỗ trợ 4 phân vùng chính. Nếu muốn nhiều phân vùng hơn, bạn phải thực hiện chuyển đổi 1 trong những phân vùng chính thành "extended partition" (phân vùng mở rộng) và tạo phân vùng Logical bên trong phân vùng đó.
2.2.2.1 GUID Partition Table (GPT):
Đây là một chuẩn mới, đang dần thay thế chuẩn MBR. GPT liên quan với UEFI - UEFI thay thế cho BIOS, UEFI có giao diện và tính năng hiện đại hơn , và GPT cũng thay thế các hệ thống phân vùng MBR xa xưa bằng các tính năng, giao diện hiện đại hơn.
Lí do được gọi là GUID Partition Table bởi lẽ mỗi phân vùng trên ổ đĩa của bạn có một "globally unique identifier," hay viết tắt là GUID. Hệ thống này không giới hạn như của MBR. Phân vùng có thể nhiều hơn, lớn hơn nhiều và kích thước giới hạn sẽ phụ thuộc vào hệ điều hành và hệ thống tập tin của nó. GPT cho phép một số lượng không giới hạn các phân vùng, và giới hạn này sẽ là hệ điều hành của bạn - Windows cho phép lên đến 128 phân vùng trên một ổ đĩa GPT, và bạn không cần phải tạo Extended partition (phân vùng mở rộng). Và nó có thể xử lý với dung lượng hàng ZB (hàng tỷ GB).
Trên ổ đĩa MBR, dữ liệu phân vùng và dữ liệu khởi động được lưu trữ ở một vị trí. Nếu dữ liệu này bị ghi đè hoặc bị hỏng, khi đó bạn sẽ gặp phải các rắc rối. Ngược lại, GPT lưu trữ nhiều bản sao của các dữ liệu này trên đĩa, do đó bạn có thể khôi phục các dữ liệu nếu các dữ liệu này bị lỗi.
GPT cũng lưu trữ các giá trị Cyclic Redundancy Check (CRC) để kiểm tra xem các dữ liệu này còn nguyên vẹn hay không. Nếu dữ liệu này bị lỗi, GPT sẽ phát hiện được vấn đề và cố gắng khôi phục các dữ liệu bị hư hỏng từ một vị trí khác trên ổ đĩa.
MBR không có cách nào để biết được dữ liệu của nó đã bị lỗi. Bạn chỉ có thể nhận biết được các sự cố khi quá trình khởi động không thành công hoặc phân vùng ổ đĩa của bạn biến mất.
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 84 Ổ GPT bao gồm một "protective MBR.". Nếu bạn cố gắng quản lý một đĩa GPT bằng một công cụ cũ chỉ có thể đọc MBRs, công cụ này sẽ nhìn thấy một phân vùng duy nhất kéo dài trên toàn bộ ổ đĩa.
MBR đảm bảo các công cụ cũ không bị nhầm lẫn drive GPT cho một ổ đĩa chưa phân vùng và ghi đè lên dữ liệu GPT của nó bằng một MBR mới. Nói cách khác, MBR bảo vệ bảo vệ các dữ liệu GPT không bị ghi đè.
Windows có thể khởi động từ GPT trên UEFI – dựa trên máy tính chạy phiên bản 64-bit của Windows 8.1, 8, 7, Vista, và các phiên bản máy chủ tương ứng. Tất cả các phiên bản của Windows 8.1, 8, 7, Vista và có thể đọc ổ đĩa GPT và sử dụng chúng để lưu dữ liệu.
Ngoài ra các hệ điều hành hiện đại khác cũng có thể sử dụng GPT. Linux đã xây dựng hỗ trợ GPT. Apple Intel Mac không còn sử dụng chương trình của Apple APT (Apple Partition Table) mà sử dụng GPT để thay thế.