硬盘主引导记录MBR

主引导记录：（MBR，Main Boot Record）是位于磁盘最前边的一段引导（Loader）代码。它负责磁盘操作系统(DOS)对磁盘进行读写时分区合法性的判别、分区引导信息的定位，它由磁盘操作系统(DOS)在对硬盘进行初始化时产生的。

简介

通常，我们将保含MBR引导代码的扇区称为主引导扇区。因这一扇区中，引导代码占有绝大部分的空间，故而将习惯将该扇区称为MBR扇区（简称MBR）。主要由3个部分组成（共占用512个字节）：

主引导程序即主引导记录（MBR）（占446个字节）：可在FDISK程序中找到，它用于硬盘启动时将系统控制转给用户指定的并在分区表中登记了的某个操作系统；主引导程序（偏移地址0000H--0088H），它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。出错信息数据区，偏移地址0089H--00E1H为出错信息，00E2H--01BDH全为0字节。
磁盘分区表项（DPT，Disk Partition Table）：由4个分区表项构成，偏移地址01BEH--01FDH,每个分区表项长16个字节，共64字节为分区项1、分区项2、分区项3、分区项4；
结束标志（占2个字节）：偏移地址01FE--01FF的2个字节。其值为AA55，存储时低字节在前，高位在后，即看上去是55AA（十六进制）。

MBR中的分区信息结构

偏移地址01BEH--01FDH的64个字节，为4个分区项内容（分区信息表）。它是由磁盘介质类型及用户在使用 FDISK定义分区说确定的。在实际应用中，FDISK对一个磁盘划分的主分区可少于4个，但最多不超过4个。

MBR的主要功能及工作流程

启动代码：主引导记录最开头是第一阶段引导代码。其中的硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确并且在系统硬件完成自检以后将控制权交给硬盘上的引导程序（如GNU GRUB）。它不依赖任何操作系统，而且启动代码也是可以改变的，从而能够实现多系统引导。

启动PC机时，系统首先对硬件设备进行测试，测试成功后进入自举程序INT 19H,然后读系统磁盘0柱面、0磁头、1扇区的主引导记录（MBR）内容到内存指定单元0：7C00地址开始的区域，并执行MBR程序段。
硬盘的主引导记录（MBR）是不属于任何一个操作系统的，它先于所有的操作系统而被调入内存，并发挥作用，然后才将控制权交给主分区（活动分区）内的操作系统，并用主分区信息表来管理硬盘。
MBR程序段的主要功能如下：

检查硬盘分区表是否完好。
在分区表中寻找可引导的“活动”分区。
将活动分区的第一逻辑扇区内容装入内存。在DOS分区中，此扇区内容称为DOS引导记录（DBR）。

硬盘逻辑驱动器的分区表链结构
硬盘的分区规则是：一个分区的所有扇区必须连续，硬盘可以有最多4个物理上的分区，这4个物理分区可以是4个主分区或者3个主分区加一个扩展分区。在DOS/Windows管理下的扩展分区里，可以而且必须再继续划分逻辑分区（逻辑盘）。
从MS-DOS3.2问世以后，用户就可以在一个物理硬盘驱动器上划分一个主分区和一个扩展分区，并在扩展分区上创建多个逻辑驱动器，也即我们常说的一个物理盘上多个逻辑盘。

主引导扇区的读取流程

系统开机或者重启时主引导扇区的读取流程如下所述

BIOS 加电自检 ( Power On Self Test -- POST )。BIOS执行内存地址为 FFFF：0000H 处的跳转指令，跳转到固化在ROM中的自检程序处，对系统硬件(包括内存)进行检查。
读取主引导记录(MBR)。当BIOS检查到硬件正常并与 CMOS 中的设置相符后，按照 CMOS 中对启动设备的设置顺序检测可用的启动设备。BIOS将相应启动设备的第一个扇区(也就是MBR扇区)读入内存地址为0000：7C00H 处。
检查0000：7CFEH-0000：7CFFH(MBR的结束标志位)是否等于55AAH，若不等于则转去尝试其他启动设备，如果没有启动设备满足要求则显示“NO ROM BASIC”然后死机。
当检测到有启动设备满足要求后，BIOS将控制权交给相应启动设备。启动设备的MBR将自己复制到0000：0600H处，然后继续执行。
根据MBR中的引导代码启动引导程序。

事实上，BIOS不仅检查0000：7CFEH-0000：7CFFH(MBR的结束标志位)是否等于55AAH，往往还对磁盘是否有写保护、主引导扇区中是否存在活动分区等进行检查。如果发现磁盘有写保护，则显示磁盘写保护出错信息；如果发现磁盘中不存在活动分区，则显示类似如下的信息“Remove disk or other media Press any key to restart”。

主引导记录与硬盘分区

从主引导记录的结构可以知道，它仅仅包含一个64个字节的硬盘分区表。由于每个分区信息需要16个字节，所以对于采用MBR型分区结构的硬盘，最多只能识别4个主要分区（Primary partition）。所以对于一个采用此种分区结构的硬盘来说，想要得到4个以上的主要分区是不可能的。这里就需要引出扩展分区了。扩展分区也是主要分区的一种，但它与主分区的不同在于理论上可以划分为无数个逻辑分区。

MBR分区表与GPT分区表的关系

与支持最大卷为2 TB（Terabytes）并且每个磁盘最多有4个主分区（或3个主分区，1个扩展分区和无限制的逻辑驱动器）的MBR磁盘分区的样式相比，GPT磁盘分区样式支持最大卷为128 EB（Exabytes）并且每磁盘的分区数没有上限，只受到操作系统限制（由于分区表本身需要占用一定空间，最初规划硬盘分区时，留给分区表的空间决定了最多可以有多少个分区，IA-64版Windows限制最多有128个分区，这也是EFI标准规定的分区表的最小尺寸）。与MBR分区的磁盘不同，至关重要的平台操作数据位于分区，而不是位于非分区或隐藏扇区。另外，GPT分区磁盘有备份分区表来提高分区数据结构的完整性。