格式化原理

news/2024/11/29 21:42:18/
有高级和低级格式化之分:
低级格式化:低级格式化就是将空白的磁盘划分出柱面和磁道,再将磁道划分为若干个扇区,每个扇区又划分出标识部分ID、间隔区GAP和数据区DATA等。可见,低级格式化是高级格式化之前的一件工作,它只能够在DOS环境来完成。而且低级格式化只能针对一块硬盘而不能支持单独的某一个分区。每块硬盘在出厂时,已由硬盘生产商进行低级格式化,因此通常使用者无需再进行低级格式化操作.
高级格式化:高级格式化仅仅是清除硬盘上的数据,生成引导信息,初始化FAT表,标注逻辑坏道等。而低级格式化是将硬盘划分出柱面和磁道,再将磁道划分为若干个扇区,每个扇区又划分出标识部分ID、间隔区、GAP和数据区DATA等

磁盘为什么要格式化?
我们知道,硬盘和软盘都必须格式化后才能使用,这是因为各种操作 系统 都必须按照一定的方式来管理磁盘,而只有格式化才能使磁盘的结构能被操作系统认识。

磁盘的格式化分为物理格式化和逻辑格式化。物理格式化又称低级格式化,是对磁盘的物理表面进行处理,在磁盘上建立标准的磁盘记录格式,划分磁道(track)和扇区(sector)。逻辑格式化又称高级格式化,是在磁盘上建立一个系统存储区域,包括引导记录区、文件目录区FCT、文件分配表FAT。

最常用的格式化方法是DOS的FORMAT命令,FORMAT命令对软盘同时进行物理格式化和逻辑格式化,对硬盘一般只作逻辑格式化。硬盘的物理格式化已经在出厂前进行过,用户若想对硬盘进行物理格式化,可采用DOS的LOWFORMAT,HDFMT等硬盘格式化子程序或用硬盘管理软件DM等进行。

对磁盘进行格式化时可以完成很多功能:在磁盘上确定接收信息的磁道和扇区,记录专用信息,如磁道标志(每个磁道一个)、扇区标志(每个扇区一个)和保证所记录的信息是准确的CRC位(循环冗余校验)。

在格式化过程中,还对有缺陷的磁道加保留记号,以防止 将其分配给数据文件,最后在磁盘上建立三个区域:即引导记录区、FAT区和FCT区,这些区域不能用来存储信息,因此会使用户所用的磁盘空间减少。

以360KB软盘为例,格式化具有如下格式:
磁道:共80道,每面40道,编号0~39道;
磁头:每面一个,编号0头,1头;
扇区:每道9个扇区;
分配单元:1个扇区(512K字节)为一簇
引导记录区位于0道0头的第1扇区,主要是向操作系统提供磁盘参数,所包括的信息大致如下:1、格式化时用的 DOS 版本号;2、每扇区字节数;3、每簇扇区数;4、有几个文件分配 表;5、允许的目录个数;6、磁盘上共有多少扇区等,如果用SYS传递系统时,格式化软盘时所用DOS系统和要安装的DOS系统不是同一个厂家或不是同版本的DOS,可能出现错误提示。因为用SYS传递系统文件时候,需要检查厂家与版本号。解决的最简单的方法是重新格式化软盘,并带"/S"参数。
FCT:即文件目录区,用来存放文件系统目录。由于多篇文章已详细介绍过它,这里不再赘述。
FAT:文件分配表。它表明所有文件在磁盘上的分布情况,被DOS用来为文件分配和释放磁盘空间,磁盘文件的存贮是以簇(Cluster)为单位,例如:360KB软盘是以1个扇区为1簇(512字节),在磁盘上文件并不是连续存储的,而是由FAT表来保存文件存放顺序簇号。每个文件的目录项中有一个起始簇号,它指出该文件前512字节所在位置,如果文件大于512则要进入FAT。
实质上,FAT是由一串“簇号”组成,由目录项的起始簇号指出该文件在FAT中的第1个簇号,在这个簇号单元里,记载的是该文件下一簇的簇号,依次类推直至该文件的最后一个簇号。这样通过“簇号链”将文件的存贮空间链接在一起。
DOS有了FAT,能有效地管理磁盘空间。当需要存储一个新文件时,DOS首先扫描磁盘空间。当需要存储一个新文件时,DOS首先扫描FAT,跳过所有已分配的簇而找到第一个可用簇,作为该文件的起始簇号,而该簇的内容存放下一个可用簇的簇号,这样,将依次找到的可用簇分配给该文件,直到满足文件长度为止,在最后一个可用簇的内容上填上FF*~FFF中之一。反之,在读取一个文件时,需依次从目录项的起始簇号开始顺着簇号找出分配给该文件的所有簇号,直到最后一个簇号为止。
如果格式化成功,系统会提供整个磁盘空间和可用空间的字节数。这样,用户就可以向磁盘上写入信息了。
对于一般硬盘,高格和低格在内的格式化操作,都不会影响其寿命

反格式化的原理
在dos时期。从dos开始就就加入一个unformat.exe的外部命令,这个命令是用来反格式化操作的,一直到windows系统才不支持这功能,那么系统能够进行反格式化操作的原理是什呢?
用户格式化一个fat卷时,格式化程序只把其fat与根目录区清零,其数据区的数据仍然还存在的,但是这些数据并不能为系统所认识,目前在国内出现的一个新兴行业"数据恢复",要恢复它们,可以搜索该分区中的所有目录项,根据目录所在的簇的簇号和目录项里的内容不如父目录的簇号等信息来建立目录层次,如果格式化中数据量太大,恢复工作量时非常巨大的,如果用工来做是花很多 时间 ,一般选择自已编程或者已经非常成熟的工具来完成这项工作,但是由于fat在删除文件时fat区内容中的数据完全清空,而目录项中只有该文件数据的起始簇号的信息与该文件的大小信息,所以在恢复时只能假设该文件在磁盘上所占的簇时连续的,并按该文件的大小重新分配给其它连续的簇,如果有80%的文件的簇是连续的就能够恢复80%的文件所以经常做磁盘整理的磁盘要不做磁盘整理的磁盘文件可能恢复的概率要大,令外由于小文件占连续簇的可能性要比大文件要大,所以文件越小恢复的可能性就越大,一个占用空间小于一个簇的文件的可能恢复性是100%.
当用户快速格式化一个ntfs卷时,格式化程序主要做的是清空bitmap元数据的内容,清空根目录的索引,当然其他一些地方也相应随之改变,但是有一点,虽然文件全部删除,但其mft与数据已经除根目录外的索引并没有被清空,而ntfs的mft中记载着所有关该文件信息,如文件名与存储的所有簇的簇号,因此只要数据没有覆盖,在ntfs下恢复误格式化的分区的可能性是100%,可见计算机用户应该选择ntfs文件系统。但要恢复大量因格式化而删除的文件同样用手工来做是不现实的,因为工作量太大了,所以也必须自已编程或者选择已经非常成熟的数据恢复软件来进行。
       但如果用户在格式化分区时,没有选择快速格式化,那么格式化程序在格式化时就会用某个数字对分区的数据区从头到尾进行填冲,要恢复这样的分区就没有可能了,但在windowsxp 系统中对分区格式化时不管选中快速格式化,似乎都没有对数据区进行覆盖,而且在命令行模式下,format命令也不支持/u命令了,了解了这些反格式化原理后,就可以利用一些反格式化工具对误格式化的分区进行反格式化操作了。

    反格式化可以看成时恢复卷中所有的文件,因为工作量比较大,所以很少手工来做,只有当工具不能将用户希望恢复的文件成功恢复时,才考虑人工分析和手工恢复 。






http://www.ppmy.cn/news/676262.html

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