MBR分区架构

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mob649e8161c39d 2024-11-18 05:18:07 ©著作权

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教你实现 MBR 分区架构

在计算机系统中，分区是管理存储介质的一种方式。MBR（主引导记录）是常见的分区方法之一。本文将手把手教你如何实现 MBR 分区架构，包括所需的步骤、代码示例以及必要的说明。

流程概述

我们可以将实现 MBR 分区架构的过程分为以下几步：

步骤	描述
1	准备工作：设置开发环境
2	创建 MBR 数据结构
3	实现 MBR 分区表
4	将分区信息写入磁盘
5	测试 MBR 分区的有效性

下面，我们将详细介绍每一步所需要的操作和代码。

步骤详解

1. 准备工作

首先确保你的开发环境已经安装了必要的编译工具和库。比如，Linux 环境下可以使用 GCC：

sudo apt-get install build-essential

这条命令将安装一些编译和开发用的基础工具。

2. 创建 MBR 数据结构

接下来，我们需要定义 MBR 的数据结构。MBR 的大小通常是 512 字节，其中前 446 字节是引导代码，接下来的 64 字节用于存储分区表，最后 2 字节是结束标记。

#include <stdint.h>

// 定义分区表项
struct PartitionEntry {
    uint8_t bootIndicator; // 启动扇区标志
    uint8_t startingHead;   // 起始磁头
    uint16_t startingSector; // 起始扇区
    uint8_t type;           // 分区类型
    uint8_t endingHead;    // 结束磁头
    uint16_t endingSector;  // 结束扇区
    uint32_t startingLBA;  // 起始逻辑块地址
    uint32_t sizeInSectors; // 分区大小（扇区数）
};

// 定义 MBR 结构
struct MBR {
    uint8_t bootCode[446]; // 引导代码
    struct PartitionEntry partitionTable[4]; // 分区表
    uint16_t signature;     // 结束标记（0x55AA）
};

3. 实现 MBR 分区表

在这个步骤中，我们将初始化 MBR 的分区表。每个分区条目需要设置其相关的参数。

void initializeMBR(struct MBR *mbr) {
    // 清空引导代码
    memset(mbr->bootCode, 0, sizeof(mbr->bootCode));
    
    // 初始化分区表
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        mbr->partitionTable[i].bootIndicator = 0; // 设为未激活
        mbr->partitionTable[i].startingHead = 0;
        mbr->partitionTable[i].startingSector = 1;
        mbr->partitionTable[i].type = 0; // 未分配
        mbr->partitionTable[i].endingHead = 0;
        mbr->partitionTable[i].endingSector = 0;
        mbr->partitionTable[i].startingLBA = 0;
        mbr->partitionTable[i].sizeInSectors = 0;
    }
    mbr->signature = 0xAA55; // 设置结束标志
}

4. 将分区信息写入磁盘

接下来，我们需要将构建好的 MBR 写入磁盘。这里使用 fwrite 来完成。

void writeMBRToDisk(const char *disk, struct MBR *mbr) {
    FILE *fp = fopen(disk, "wb");
    if (fp != NULL) {
        fwrite(mbr, sizeof(struct MBR), 1, fp);
        fclose(fp);
    } else {
        printf("Error opening disk.\n");
    }
}

5. 测试 MBR 分区的有效性

最后，我们需要验证创建的 MBR 是否有效。

void testMBR(const char *disk) {
    struct MBR mbr;
    FILE *fp = fopen(disk, "rb");
    if (fp != NULL) {
        fread(&mbr, sizeof(struct MBR), 1, fp);
        if (mbr.signature == 0xAA55) {
            printf("MBR is valid.\n");
        } else {
            printf("MBR is invalid.\n");
        }
        fclose(fp);
    }
}

状态图

使用 Mermaid 语法可以生成一个状态图，展示 MBR 分区的状态转移。

stateDiagram
    [*] --> 初始化
    初始化 --> 写入MBR
    写入MBR --> 测试有效性
    测试有效性 --> [*]

类图

下面是使用 Mermaid 语法生成的 MBR 类图。

classDiagram
    class MBR {
        +byte[] bootCode
        +PartitionEntry[] partitionTable
        +uint16_t signature
    }
    
    class PartitionEntry {
        +uint8_t bootIndicator
        +uint8_t startingHead
        +uint16_t startingSector
        +uint8_t type
        +uint8_t endingHead
        +uint16_t endingSector
        +uint32_t startingLBA
        +uint32_t sizeInSectors
    }