存儲數據

硬盤是一種採用磁介質的數據存儲設備，數據存儲在密封於潔淨的硬盤驅動器內腔的若干個磁盤片上。這些盤片一般是在以鋁為主要成分的片基表面塗上磁性介質所形成，在磁盤片的每一面上，以轉動軸為軸心、以一定的磁密度為間隔的若干個同心圓就被劃分成磁道（track），每個磁道又被劃分為若干個扇區（sector），數據就按扇區存放在硬盤上。在每一面上都相應地有一個讀寫磁頭（head），所以不同磁頭的所有相同位置的磁道就構成了所謂的柱面（cylinder）。傳統的硬盤讀寫都是以柱面、磁頭、扇區為尋址方式的（CHS尋址）。硬盤在上電後保持高速旋轉（5400轉/min以上），位於磁頭臂上的磁頭懸浮在磁盤表面，可以通過步進電機在不同柱面之間移動，對不同的柱面進行讀寫。所以在上電期間如果硬盤受到劇烈振盪，磁盤表面就容易被劃傷，磁頭也容易損壞，這都將給盤上存儲的數據帶來災難性的後果。

硬盤的第一個扇區（0道0頭1扇區）被保留為主引導扇區。在主引導區內主要有兩項內容：主引導記錄和硬盤分區表。主引導記錄是一段程序代碼，其作用主要是對硬盤上安裝的操作系統進行引導；硬盤分區表則存儲了硬盤的分區信息。計算機啓動時將讀取該扇區的數據，並對其合法性進行判斷（扇區最後兩個字節是否為0x55AA或0xAA55 ），如合法則跳轉執行該扇區的第一條指令。所以硬盤的主引導區常常成為病毒攻擊的對象，從而被篡改甚至被破壞。可引導標誌：0x80為可引導分區類型標誌；0表示未知；1為FAT12；4為FAT16；5為擴展分區等等。

初買來一塊硬盤，我們是沒有辦法使用的，你需要將它分區、格式化，然後再安裝上操作系統才可以使用。就拿我們一直沿用到現在的Win9x/Me系列來説，我們一般要將硬盤分成主引導扇區、操作系統引導扇區、FAT、DIR和Data等五部分（其中只有主引導扇區是唯一的，其它的隨你的分區數的增加而增加）。

主引導扇區位於整個硬盤的0磁道0柱面1扇區，包括硬盤主引導記錄MBR（Main Boot Record）和分區表DPT（Disk Partition Table）。其中主引導記錄的作用就是檢查分區表是否正確以及確定哪個分區為引導分區，並在程序結束時把該分區的啓動程序（也就是操作系統引導扇區）調入內存加以執行。至於分區表，很多人都知道，以80H或00H為開始標誌，以55AAH為結束標誌，共64字節，位於本扇區的最末端。值得一提的是，MBR是由分區程序（例如DOS 的Fdisk.exe）產生的，不同的操作系統可能這個扇區是不盡相同。如果你有這個意向也可以自己去編寫一個，只要它能完成前述的任務即可，這也是為什麼能實現多系統啓動的原因（説句題外話:正因為這個主引導記錄容易編寫，所以才出現了很多的引導區病毒）。

OBR（OS Boot Record）即操作系統引導扇區，通常位於硬盤的0磁道1柱面1扇區（這是對於DOS來説的，對於那些以多重引導方式啓動的系統則位於相應的主分區/擴展分區的第一個扇區），是操作系統可直接訪問的第一個扇區，它也包括一個引導程序和一個被稱為BPB（BIOS Parameter Block）的本分區參數記錄表。其實每個邏輯分區都有一個OBR，其參數視分區的大小、操作系統的類別而有所不同。引導程序的主要任務是判斷本分區根目錄前兩個文件是否為操作系統的引導文件（例如MSDOS或者起源於MSDOS的Win9x/Me的IO.SYS和MSDOS.SYS）。如是，就把第一個文件讀入內存，並把控制權交予該文件。BPB參數塊記錄着本分區的起始扇區、結束扇區、文件存儲格式、硬盤介質描述符、根目錄大小、FAT個數、分配單元（Allocation Unit，以前也稱之為簇）的大小等重要參數。OBR由高級格式化程序產生（例如DOS 的Format.com）。

FAT

FAT(File Allocation Table)即文件分配表，是DOS/Win9x系統的文件尋址系統，為了數據安全起見，FAT一般做兩個，第二FAT為第一FAT的備份, FAT區緊接在OBR之後，其大小由本分區的大小及文件分配單元的大小決定。關於FAT的格式歷來有很多選擇，Microsoft 的DOS及Windows採用我們所熟悉的FAT12、FAT16和FAT32格式，但除此以外並非沒有其它格式的FAT，像Windows NT、OS/2、UNIX/Linux、Novell等都有自己的文件管理方式。

DIR是Directory即根目錄區的簡寫，DIR緊接在第二FAT表之後,只有FAT還不能定位文件在磁盤中的位置，FAT還必須和DIR配合才能準確定位文件的位置。DIR記錄着每個文件（目錄）的起始單元（這是最重要的）、文件的屬性等。定位文件位置時，操作系統根據DIR中的起始單元，結合FAT表就可以知道文件在磁盤的具體位置及大小了。在DIR區之後，才是真正意義上的數據存儲區，即DATA區。

DATA雖然佔據了硬盤的絕大部分空間，但沒有了前面的各部分，它對於我們來説，也只能是一些枯燥的二進制代碼，沒有任何意義。在這裏有一點要説明的是，我們通常所説的格式化程序（指高級格式化，例如DOS下的Format程序），並沒有把DATA區的數據清除，只是重寫了FAT表而已，至於分區硬盤，也只是修改了MBR和OBR，絕大部分的DATA區的數據並沒有被改變，這也是許多硬盤數據能夠得以修復的原因。但即便如此，如MBR/OBR/FAT/DIR之一被破壞的話，也足夠咱們那些所謂的DIY老鳥們忙乎半天了……需要提醒大家的是，如果你經常整理磁盤，那麼你的數據區的數據可能是連續的，這樣即使MBR/FAT/DIR全部壞了，我們也可以使用磁盤編輯軟件（比如DOS下的DiskEdit），只要找到一個文件的起始保存位置，那麼這個文件就有可能被恢復（當然了，這需要一個前提，那就是你沒有覆蓋這個文件……）。

我們平時説到的分區概念，不外乎三種:主分區、擴展分區和邏輯分區。

主分區是一個比較單純的分區，通常位於硬盤的最前面一塊區域中，構成邏輯C磁盤。在主分區中，不允許再建立其它邏輯磁盤。

擴展分區的概念則比較複雜，也是造成分區和邏輯磁盤混淆的主要原因。由於硬盤僅僅為分區表保留了64個字節的存儲空間，而每個分區的參數佔據16個字節，故主引導扇區中總計可以存儲4個分區的數據。操作系統只允許存儲4個分區的數據，如果説邏輯磁盤就是分區，則系統最多隻允許4個邏輯磁盤。對於具體的應用，4個邏輯磁盤往往不能滿足實際需求。為了建立更多的邏輯磁盤供操作系統使用，系統引入了擴展分區的概念。

所謂擴展分區，嚴格地講它不是一個實際意義的分區，它僅僅是一個指向下一個分區的指針，這種指針結構將形成一個單向鏈表。這樣在主引導扇區中除了主分區外，僅需要存儲一個被稱為擴展分區的分區數據，通過這個擴展分區的數據可以找到下一個分區（實際上也就是下一個邏輯磁盤）的起始位置，以此起始位置類推可以找到所有的分區。無論系統中建立多少個邏輯磁盤，在主引導扇區中通過一個擴展分區的參數就可以逐個找到每一個邏輯磁盤。

需要特別注意的是，由於主分區之後的各個分區是通過一種單向鏈表的結構來實現鏈接的，因此，若單向鏈表發生問題，將導致邏輯磁盤的丟失。

既然要進行數據的恢復，當然數據的存儲原理我們不能不提，在這之中，我們還要介紹一下數據的刪除和硬盤的格式化相關問題……

操作系統從目錄區中讀取文件信息（包括文件名、後綴名、文件大小、修改日期和文件在數據區保存的第一個簇的簇號），我們這裏假設第一個簇號是0023。

操作系統從0023簇讀取相應的數據，然後再找到FAT的0023單元，如果內容是文件結束標誌（FF），則表示文件結束，否則內容保存數據的下一個簇的簇號，這樣重複下去直到遇到文件結束標誌。

當我們要保存文件時，操作系統首先在DIR區中找到空區寫入文件名、大小和創建時間等相應信息，然後在Data區找到閒置空間將文件保存，並將Data區的第一個簇寫入DIR區，其餘的動作和上邊的讀取動作差不多。

看了前面的文件的讀取和寫入，你可能沒有往下邊繼續看的信心了，不過放心，Win9x的文件刪除工作卻是很簡單的，簡單到只在目錄區做了一點小改動――將目錄區的文件的第一個字符改成了E5就表示將改文件刪除了。

Fdisk和Format的一點小説明

和文件的刪除類似，利用Fdisk刪除再建立分區和利用Format格式化邏輯磁盤（假設你格式化的時候並沒有使用/U這個無條件格式化參數）都沒有將數據從DATA區直接刪除，前者只是改變了分區表，後者只是修改了FAT表，因此被誤刪除的分區和誤格式化的硬盤完全有可能恢復……