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Fdisk 输出看似荒谬的 CHS 值

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Fdisk 输出看似荒谬的 CHS 值

采取以下 fdisk 输入：

o # Create DOS/MBR partition table.
n # Create new partition.
    p # Partition type
    1 # Partition ID
    2048 # Starting sector
    +4M # Ending sector
t # Assign said partition to a FAT12 filesystem.
    1 # FAT12 filesystem.
a # Mark said partition as bootable.
w # Write partition table.

现在，让我们看一下 MBR，特别是分区项（分区项从0x80第一行末尾附近开始）。

000001b0: 0000 0000 0000 0000 4a2f 9087 0000 8020  ........J/.....
000001c0: 2100 01a2 2200 0008 0000 0020 0000 0000  !..."...... ....
000001d0: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
000001e0: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000  ................
000001f0: 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 55aa  ..............U.

根据 MBR 部分条目的布局（给定这里和这里），我们可以从中获取 CHS 元组的值是0x20、0x21、0x00。

0x20很简单：它相当于第32个头。

0x21包含起始扇区和起始柱面。0x21-> 0b00100001，给出33扇区，以及柱面的第 8 位和第 9 位，结果是0（0b00）。

将 的圆柱位0b00（来自0x21）和结合起来0b00000000，我们得到0b0000000000圆柱体。总而言之，我们最终得到了 的起始头三十二，起始扇区为33，起始气缸0。

当我尝试通过 BIOS 中断加载此 CHS 时，系统会抱怨 CHS 无效（我可以正常读取其他扇区）。我猜想这是因为磁头是 32；毕竟，你为什么要有 16 盘硬盘呢？

总结

Fdisk 输出带有 CHS 值的 MBR。

我的问题是，我是否误解了 CHS 值是如何编码到分区条目中的，或者这是否是 fdisk 的一个怪癖。

答案1

根据 fdisk 本身，C/H/S 值确实应该是：

命令（m 获取帮助）：x

专家命令（m 获取帮助）：p

磁盘 test.disk：64 MiB，67108864 字节，131072 个扇区
单位：扇区 1 * 512 = 512 字节
扇区大小（逻辑/物理）：512 字节 / 512 字节
I/O 大小（最小/最佳）：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xd771f127

设备启动开始结束扇区ID类型  开始-C/H/S 结束-C/H/S属性
测试.磁盘1 * 2048 10239 8192 1 FAT12    0/32/33 0/162/34    80

fdisk 不会尝试匹配实际的磁盘几何形状——这在 C/H/S 限制内长期以来是不可能的，因此它所做的就是计算一些值，这些值在转换回 LBA 时会给出正确的结果。

来自 util-linux 的代码include/pt-mbr.h：

static inline void
dos_partition_sync_chs(struct dos_partition *p,
                       unsigned long long int part_offset,
                       unsigned int geom_sectors,
                       unsigned int geom_heads)
{
        unsigned long long int start = part_offset + dos_partition_get_start(p);
        unsigned long long int stop = start + dos_partition_get_size(p) - 1;
        unsigned int spc = geom_heads * geom_sectors;

        if (start / spc > 1023)
                start = spc * 1024 - 1;
        if (stop / spc > 1023)
                stop = spc * 1024 - 1;

        p->bc = (start / spc) & 0xff;
        p->bh = (start / geom_sectors) % geom_heads;
        p->bs = ((start % geom_sectors + 1) & 0x3f) |
                (((start / spc) >> 2) & 0xc0);

        p->ec = (stop / spc) & 0xff;
        p->eh = (stop / geom_sectors) % geom_heads;
        p->es = ((stop % geom_sectors + 1) & 0x3f) |
                (((stop / spc) >> 2) & 0xc0);
}

来自 util-linux 的评论libfdisk/src/dos.c：

 /*
  * Conversion from C/H/S to LBA is defined by formula:
  *   LBA = (c * N_heads + h) * N_sectors + (s - 1)
  * Let o to be:
  *   o = LBA - (s - 1)
  * Then formula can be expressed as:
  *   o = (c * N_heads + h) * N_sectors
  */

为什么你需要 16 盘片的硬盘？

你假装拥有 16 盘片硬盘，以便表示比 C/H/S 系统通常可以表示的更多的磁盘空间。由于每个盘片只有 64ki 柱面 × 255 扇区 × 2 个磁头，因此您只能达到每个盘片约 8 GB，而显然磁盘现在已经略微超出了这一范围。

操作系统或固件并不单独控制每个磁头，它只是通过 ATA 命令将数字传递给磁盘并取回数据，因此它实际上并不关心无论磁盘是否有 255 个磁头。磁盘本身也不再有 255 个磁头——磁盘现在要做的第一件事是使用公式将 C/H/S 值转换为线性 LBA 地址（假设磁盘一开始就被赋予了 C/H/S 而不是 LBA）。

因此，甚至在 BIOS 和 OS 转而直接处理 LBA 之前，使用“荒谬的” C/H/S 值来访问比格式通常允许的更多的磁盘空间就已经很常见了。

目前所有的操作系​​统都忽略了 MBR 中的 C/H/S 字段，只处理 LBA，显然这就是“OnTrack 磁盘管理器”以前做在 MS-DOS 中。（另外，据我所知，SCSI 磁盘从一开始就不支持 C/H/S，它们始终是仅 LBA。）我有点确定，现在您能找到的几乎任何 BIOS 都通过“扩展 INT 13h”原生支持 LBA（正如 Google 告诉我的那样）。

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