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                         Large Disk mini-HOWTO 中译版
                                       
作者: Andries Brouwer, [1][e-mail]
译者: Asd L. Chen, [2][e-mail]

   v1.0, 26 June 1996 翻译日期: 10-13 November 1997
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   所有有关 disk geometry 及 1024 cylinder 的限制．
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1. 问题所在

2. 启动

3. 磁碟 geometry 以及分割区

4. 转换与磁碟管理程式

5. 核心的 IDE 磁碟转换

     * 5.1 EZD
     * 5.2 DM6:DDO
     * 5.3 DM6:AUX
     * 5.4 DM6:MBR
     * 5.5 PTBL
       
6. 结论

     * 6.1 IDE 细节
     * 6.2 SCSI 细节
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1. 问题所在

   假如你的磁碟超过 1024 个磁簇(cylinders)． 还有, 假如你的作业系统使用基
   本输出入系统(BIOS)．那麽你会遇到一个问题, 因为一般磁碟输出入／输入所使
   用的 INT13 BIOS 介面以一个 10 位元(bit) 的栏位来操作磁簇, 所以无法存取
   第 1024 及之後的磁簇．
   
   幸运的是, Linux 不使用 BIOS, 所以没有问题．
   
   话是这麽说, 但有两件事例外:
   
   (1) 当你在启动系统时, Linux 还没开始执行所以无法让你避免这个问题．这对
   LILO 以及类似的启动载入程式(boot loaders)有些影响．
   
   (2) 使用磁碟的所有作业系统必须同意分割区的位置．换句话说, 如果你在一颗
   磁碟上使用 Linux 以及, 例如 DOS, 那麽两者必须以相同的方式解读分割表的资
   料．这对 Linux 核心以及 fdisk 有些影响.
   
   底下是对所有相关细节更详细的描述．注意, 我使用 2.0.8 版核心原始程式做为
   参考．其它的版本可能有一点点出入．
   
2. 启动

   当系统启动时, BIOS 从第一个磁碟(或从软碟)读取磁区 0 (一般通称的 MBR -
   Master Boot Record, 主启动磁区)并跳至在该处的程式码 - 通常是一些启动载
   入程式(bootstrap loader)． 这些小小的启动程式一般不会有自己的磁碟驱动程
   式而会使用 BIOS 所提供的服务．这意谓著只有整个 Linux 核心都位於开头的
   1024 个磁簇内时才能够被启动．
   
   这个问题很容易解决: 确定核心(也许还包括其它启动时用到的档案, 像是 LILO
   map 档) 是放在一个 BIOS 可以存取的到, 全都在开头的 1024 个磁簇内的分割
   区里 - 这可以(可能)是第一个或第二个磁碟．
   
   另一点是启动载入程式与 BIOS 必须同意彼此对磁碟逻辑(geometry)上的看法．
   给 LILO `linear' 这个选项参数可能会有些帮助．细节後述．
   
3. 磁碟 geometry 以及分割区

   如果你的磁碟上有好几种作业系统, 每一种使用一个或多个分割区．那麽对於分
   割区位於何处不同的看法可能导致灾难性的後果．
   
   MBR 中包含一个分割表描述分割区(主分割区: primary) 在那里．有四个表格给
   四个主要分割区使用, 它们看起来像
   
struct partition {
        char active;    /* 0x80: bootable, 0: not bootable */
        char begin[3];  /* CHS for first sector */
        char type;
        char end[3];    /* CHS for last sector */
        int start;      /* 32 bit sector number (counting from 0) */
        int length;     /* 32 bit number of sectors */
};

   (其中 CHS 是磁簇／磁头／磁区: Cylinder/Head/Sector 的缩写)
   
   因此, 有项资讯是重覆的: 分割区的位置可以由 24 位元的 begin 以及 end 栏
   位, 和 32 位元的 start 以及 length 栏位给定．
   
   Linux 只使用 start 以及 length 栏位, 故最多可以处理包含 2^32 个磁区的分
   割区, 也就是, 最大 2 TB 的分割区．这是现今磁碟机的两百倍, 所以也许足够
   往後十年的需求．
   
   不幸的是, BIOS INT13 呼叫使用三个位元组的 CHS 编码, 10 个位元作为磁簇号
   码, 8 个位元作为磁头号码, 及 6 个位元作为磁轨上的磁区号码． 可能的磁簇
   号码是 0-1023, 可能的磁头号码是 0-255, 而磁轨上可能的磁区号码为 1-63(是
   的, 磁轨上的磁区是由 1 起算, 不是 0)． 以这 24 位元最多可以定址
   8455716864 个位元组(7.875 GB), 这是 1983 年磁碟机的两百倍．
   
   更不幸的是, 标准的 IDE 介面容许 256 个磁区／磁轨, 65536 个磁簇以及 16
   个磁头．它自己本身可以存取 2^37 = 137438953472 个位元组(128 GB), 但是加
   上 BIOS 方面 63 个磁区与 1024 个磁簇的限制後只剩 528482304 个位元
   组(504 MB)可以定址的到．
   
   这不足以应付现今的磁碟, 人们使用各种硬体或软体上的方法来克服．
   
4. 转换与磁碟管理程式

   没有人对磁碟的'真实' geometry 有兴趣．磁轨的磁区数通常是变动的 - 接近磁
   碟外围的磁轨有比较多的磁区 - 所以没有'真实'的每磁轨磁区数． 对於使用者
   而言最好是把磁碟当作编号 0,1,..., 的磁区组合成的线性阵列, 让控制器去找
   出磁区究竟位於磁碟的那里．
   
   此线性编号一般通称为 LBA．对於 geometry 为 (C,H,S) 的磁碟而言属(c,h,s)
   的线性位址为 c*H*S+h*S+(s-1)．所有 SCSI 控制器都使用 LBA, 某些 IDE 控制
   器也是．
   
   如果 BIOS 把这 24 个位元(c,h,s) 转换成 LBA 并□给懂得 LBA 的控制器, 那
   麽又可以定址到 7.875 GB ．并不足以应付所有的磁碟, 但仍然是个改进．注意
   此处 BIOS 使用的 CHS, 它不再与'实体'有任何关系．
   
   当控制器不懂何为 LBA 但是 BIOS 知道如何转换时有些类似的方法可行．(在
   BIOS 设定中通常称为 'Large'．)现在 BIOS 将呈现 geometry 为(C',H',S')给
   作业系统, 而在与磁碟控制器沟通时则使用(C,H,S)． 通常 S=S', C'=C/N 而
   H'=H*N, 其中 N 是确保 C'<=1024 之 2 的最小次方(所以 C'=C/N 时舍去的数浪
   费少许容量)．再一次, 这允许存取最多达 7.875 GB．
   
   如果 BIOS 不知道 'Large' 或是 'LBA', 那麽还是有软体的解决方案．像是
   OnTracker 或 EZ-Drive 这些个磁碟管理程式会以它们自己的函式(routines)替
   换掉 BIOS 的． 通常这是藉由将磁碟管理程式放在 MBR 及其後几个磁
   区(OnTrack 称这些程式码为 DDO: Dynamic Drive Overlay )来达成的, 所以它
   会在任何其它作业系统之前被启动． 这也就是为什麽在安装磁碟管理程式後从软
   碟启动可能会出问题．
   
   这影响可能多於或少於 BIOS 转换 - 但特别是在相同的磁碟上跑数种不同的作业
   系统时, 磁碟管理程式可能引起许多问题．
   
   Linux 从 1.3.14 版开始支援 OnTrack 磁碟管理程式, 从 1.3.29 开始 支援
   EZ-Drive ．下面有些更进一步的资讯．
   
5. 核心的 IDE 磁碟转换

   如果 Linux 侦测到 IDE 磁碟上有某些磁碟管理程式存在, 它将会试著使用与该
   磁碟管理程式相同的方式来重新对应磁碟, 所以 Linux 看到与, 例如 DOS 配合
   OnTrack 或是 EZ-Drive 相同的磁碟分割． 然而, 当你在指令列上指定
   geometry 时, 就不会做任何的重新对应 - 所以一行 `hd=cyls,heads,secs' 指
   令列选项可能取消掉与磁碟管理程式的相容．
   
   此重新对应的方式是尝试 4,8,16,32,64,128,255 磁头数(H*C 保持不变)直到 C
   <= 1024 或是 H = 255．
   
   细节如下 - 小节的抬头是出现在相对应之启动讯息里的字串．在此以及在这份文
   件任何其它地方中分割的型态都以十六进位数字表示．
   
5.1 EZD

   侦测到 EZ-Drive , 因为第一个主要分割区型态为 55 ．如上述重新对应
   geometry, 且忽略从第 0 磁区读入的分割表 - 以第 1 磁区的分割表取代．磁碟
   的区块号码(block numbers) 没有改变, 但对磁区 0 的写入会转向磁区 1．此动
   作可以藉由修改在 ide.c 中的
   
     #define FAKE_FDISK_FOR_EZDRIVE 0
     
   并重新编译核心来改变．
   
5.2 DM6:DDO

   侦测到 OnTrack DiskManager(在第一个磁碟上), 因为第一个主要分割区型态为
   54 ．如上述重新对应 geometry 而且整个磁碟平移 63 个磁区． (所以旧的磁区
   63 变成磁区 0)然後从新的第 0 磁区读入新的 MBR (与分割表)．此平移当然是
   为 DDO 留空间 - 这也就是为什麽其它磁碟不必平移．