在钛师父公众号的后台留言中，询问硬盘和固态硬盘、优盘“故障”的朋友不少。问题多了，小狮子发现很多是因为没有理解到磁盘的相关技术和规范造成的。比如问“大硬盘为啥只认出这么点空间”，显然没有理解GPT是什么……所以，今天小狮子给大家讲讲常见磁盘相关术语和技术吧！
分区：最重要的磁盘概念
分区(Partition)是存储设备的一部分，或一个区域，用户可以独立管理。一旦使用后面所说的文件系统规范进行了格式化，分区就可以作为一个卷被操作系统使用。例如，在Windows中，你看到的每个盘符（如C：或D：）代表一个卷（分区）。
了解到这个貌似“简单”的概念，马上就会迎来很多人开始“迷糊”的概念。
分区vs.卷vs.驱动器vs.盘片（碟片）vs.磁盘
首先，我们有一个通常被称为驱动器的物理存储设备，如硬盘（HDD）或固态驱动器（SSD）。但它也可以被称为磁盘或碟片。也就是说，在操作系统层面，"磁盘"和 "碟片"指的是同一件事；它始终是保存数据的物理设备。(另一方面，"驱动器 "就比较复杂了）。当然，其中也有微小的区别。
例如，碟片/盘片，在严格技术上来说，是一个包含关系。比如，在如今的大机械硬盘里，实际上包含了单碟片和多碟片两种技术。单碟片的一般出现在1TB，2TB等“小”容量机械硬盘里，从硬件性能上来说，具有最好的机械寻址性能，读写效率较高。而多碟片则是出现在大容量机械硬盘里，比如18、30TB的硬盘，主流都是6~9碟片构成。
一个西数30TB机械硬盘内部，可见由9个碟片组成
多碟片的机械硬盘，由于磁头需要在不同的碟片间寻址存取协调拼接数据段，因此读写效率肯定是不如单碟片的。而一些中等容量的机械硬盘（2-3TB），都会存在有单、双、三碟片的情形。
磁盘上有未分配的空间，它可以变成一个或多个分区。在原始状态下，一个分区有时被称为一个卷。一旦格式化，它现在可以被称为驱动器，这就是为什么我们在Windows操作系统内有驱动器字样。
为了更容易理解，如果你把硬盘想象成一个仓库，一个分区就是该仓库的一个隔离区。你可以把一个仓库分成多个部分来存储不同的产品，或者把整个地方作为一个货舱单元。
所以，"驱动器"再次成为令人困惑的地方。这是因为这个术语既被用来称呼一个格式化的卷，也就是一个常见但无形的概念，也被用来称呼一个你可以拿在手里的物理存储设备。
一个有形的物理存储设备被称为驱动器、磁盘或盘片（碟片）。
计算机上的一个无形的存储单元被称为驱动器、卷或分区。
但有一点很重要，在一个物理磁盘中，你可以创建一个或多个分区。
而使用软件通过一项称为“分区”的操作，将硬盘的物理数字存储空间划分为不同的部分，这就给我们带来了分区类型。
分区类型：硬盘只能认一部分空间的原因
同样，一个全新的磁盘通常带有未分配的空间。要使用它，你首先需要使用两种流行的分区类型之一进行分区。GUID分区表（GPT，GUIDs Partition Table）和主引导（启动）记录（MBR，Master Book Record）。
两者都是操作系统在存储设备上组织信息的方式。
GUID分区表（GPT）
GPT是一种比较现代的分区方案，自2010年以来已经变得很流行。最终，它将完全取代MBR。它使用全局唯一标识符（GUID，Global Unique IDentifier）来映射存储设备上的分区表。
也就是说，如果你买的是过去十年里发布的电脑或硬盘、固态硬盘，它都可以使用GPT分区类型。现在除非你是一个极客，否则你可以安全地弃用MBR。
如今，所有macOS版本都使用GPT分区，从Windows 8开始，微软支持GPT作为启动分区类型。
每个GPT分区最多可以容纳9.4 ZB（每个扇区512字节情况下），即94亿TB的数据。在分区数量上，GPT会为每一个分区分配一个全局唯一的标识符，理论上GPT支持无限个磁盘分区，不过在Windows系统上由于系统的限制，最多只能支持128个磁盘分区。在每一个分区上，这个标识符是一个随机生成的字符串，可以保证为地球上的每一个GPT分区都分配完全唯一的标识符。
因此，无论是机械盘还是固态盘，小狮子都推荐大家现在只使用GPT分区格式。
注意：要使用GPT分区作为启动卷，计算机的主板必须使用称为统一可扩展固件接口（UEFI）的主板底层系统。这是为什么很多朋友的老主板无法使用大硬盘的原因，因为它们的主板默认是BIOS启动，而不是UEFI启动。
如何判断UEFI还是BIOS？基本上支持复杂图形界面的主板底层肯定是UEFI
主引导记录（MBR）
MBR是一种古老的分区方案，最早出现在MS-DOS中。它仍然适用于现代计算机，包括最新版本的Windows 11。它是存在于驱动器开始部分的一个特殊的启动扇区。这个扇区包含了已安装的操作系统的启动加载器和驱动器的逻辑分区信息，称为MBR分区表。
几乎所有PC平台都可以读取和写入MBR分区类型，但只有Windows可以使用这种类型作为启动卷（也就是俗称的“系统盘”）。换句话说，你不能在MBR分区上安装MacOS和Linux。
MBR分区只支持最大分区大小2TB，比GPT少了47亿倍。
因此，如果你在一个大于2TB的存储设备上使用MBR分区格式，你就需要在上面用工具软件创建多个分区。
这也是为何很多人在旧系统（Win8以下）给旧电脑升级添加硬盘，装上去系统默认只认出2TB空间的原因。
注意：要使用MBR磁盘作为启动驱动器，计算机的主板必须支持旧的基本输出输入系统（BIOS）。大多数新的UEFI就绪的主板为了向后兼容而支持这一系统，并将其称为 "传统 "（Legacy）启动类型。
要在现在的主板上装低于Win8的系统，启动设置要改为Legacy
MBR的麻烦二：主分区与扩展分区
另外，MBR有两种分区方式。主分区和扩展分区。两者都可以保存数据，但只有主分区可以用来启动操作系统。MBR分区类型最多允许四个主分区或三个主分区和一个扩展分区。
扩展分区的唯一好处是，你可以将其细分为多个卷。一般来说，现在除了向WIN XP/9X系统向后兼容之外，大部分现在电脑已经不需要扩展分区了。
当你使用带有多个主分区的MBR硬盘时，在硬盘能够启动之前，保存启动信息的分区必须被标记为 "活动"。
文件系统：读写能力的决定因素之一
文件系统（FS，FileSystem）对于组织驻留在存储设备上的数据是必要的。如果没有文件系统，你的计算机将不知道文件或图片在其内部驱动器上的位置，无法根据你的命令检索它。
当购买一个新的硬盘或固态硬盘时，你一般需要创建一个分区，然后设置一个文件系统类型。
最简单的，是通过格式化操作来做到这一点。
FAT文件系统：最老、“最小”，兼容性最好
FAT，或称文件分配表，是一个古老的文件系统，最早是在MS-DOS（Windows之前）时代引入的。FAT的文件大小限制为2GB，因为主要应用在16位系统，又称为FAT16。很多早期的优盘，格式化默认是FAT文件系统。它不仅单个文件大小被限制在2GB，而且可读写检索的分区大小限制在了2GB（少数操作系统4GB）。
FAT32是FAT的改进版，其最大可读写分区大小32GB，单个文件大小限制为4GB。exFAT是FAT32的一个改进版本，具有巨大的文件大小限制——可读写分区大小为128PB、单个文件大小限制为16EB。
如果你的移动硬盘或者优盘在Windows和Mac之间来回传输数据，这个exFAT是一个很好的选择，因为它能被PC和苹果MAC电脑完美无缝读写，无需额外操作。甚至一些主流的Linux桌面系统，也支持exFAT文件系统直接读写。
NTFS：性能强大，Windows专属
NTFS早在1993年就与Windows NT一起引入，此后一直是所有基于NT内核技术的Windows系统的默认文件系统（从Windows 2000到Windows 11）。多年来，NTFS一直在改进，每个新版本都向后兼容旧版本。
它目前最大实际支持分区大小为256TB（64kB扇区，Windows8以后版本系统），单个文件最大支持也是256TB。理论值实际更高，可能今后的Windows系统就会突破。
NTFS主要是Windows系统专属文件系统，目前MacOS可以实现只读NTFS分区，通过第三方工具读写。Linux 2.2内核可以只读NTFS文件格式分区，2.6内核提供了有限原生读写。
当然，其他的文件格式分区还有苹果Mac系统的APFS等，由于不算主流，这里就不多介绍了。
编辑｜熊乐
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