新聞轉貼 - 如何突破硬碟2.1TB的容量限制？

[lutunhsiang]

隨著硬碟容量不斷提高，我們終於要面臨既有磁碟分割方式的2TB容量限制瓶頸，為此，硬碟、主機板與作業系統廠商紛紛提出對應措施

較資深的電腦使用者都曾經歷過多次硬碟容量瓶頸問題，受BIOS的INT 13H中斷服務功能、硬碟的CHS定址方式、作業系統與檔案系統等因素影響，過去十多年來曾陸續出現過528MB、2.1GB、8.4GB、137GB等容量瓶頸，電腦廠商也透過引進24位元與48位元LBA定址模式、BIOS INT 13H Extension模式等技術，先後突破了前述限制。
然而隨著硬碟技術不斷發展，碟片儲存密度持續提高，今日的硬碟應用又再次遭遇2.1TB的容量瓶頸。

限制可用磁碟容量的因素
電腦中的資料儲存都須按一定的編址方式來進行，以便有序的寫入、搜尋與取用資料，進而達成有效的資料組織與管理。從另一個方面來看，不同編址方式的最大定址能力，也就決定了理論上可存取的最大空間上限。

從最上層的應用程式資料到底層儲存裝置，電腦中的資料儲存會經過應用程式、作業系統、檔案系統、儲存裝置驅動程式、磁碟控制器與磁碟儲存裝置等環節，任一環節的定址能力，都會影響到底層硬碟實際可用的儲存容量。

以最普遍的x86架構電腦為例，影響磁碟可用空間的主要因素有以下幾種：

作業系統的硬碟分割方式
不同版本作業系統所支援的硬碟分割方式（Partition styles）中，能應用的分割區容量不同。如傳統的MBR（master boot record）允許的分割區容量上限為2TB，新的GPT（GUID Partition Table）分割理論上則可達到9.4ZB。

檔案系統支援的磁碟區容量
磁碟區分割後，便須格式化為檔案系統才能為應用程式使用，不同檔案系統所能支援的磁碟區（Volume）容量上限各有不同，以DOS/Windows系統採用的檔案系統為例，早期FAT16允許的上限為2GB，後來改進的FAT32提高到2TB，NTFS則進一步提高到256TB（NTFS理論上可支援更大的磁碟區，但實務應用上最大只到256TB）。

而Linux採用的Ext2與Ext3檔案系統，則視格式化時採用的區塊（block）大小不同（1/4/8/32KB等），可允許最大2～32TB的磁碟區（每個檔案系統最多允許2的32次方個區塊），Ext4則能支援最大1EB的磁碟區。不過檔案系統儘管可支援這樣大的磁碟區，Linux用於建立與維護檔案系統的e2fsprogs程式，卻只能支援最大16TB容量，因此在實務部署上限制了檔案系統最大磁碟區空間。

不同磁碟指令集的定址能力
磁碟裝置的運作是透過磁碟指令集（command-set）進行，不同規格的硬碟各有其指令集，如ATA指令集或SCSI指令集等。因此應用程式必須透過作業系統底層的磁碟控制器驅動程式，將存取需求轉換為對應的磁碟區塊指令，對ATA設備發送ATA指令，對SCSI設備則發送SCSI指令，這些指令中包含了對應於磁碟的位址區段，藉以對指定的硬碟區域執行存取作業。

而磁碟指令集支援的定址方式，將直接影響到實際可允許存取的磁碟容量。

如SCSI Block Command指令中的LBA（Logical block addressing）位址變數長度，將決定一個SCSI目標上的LUN所能存取的儲存空間。早期的SCSI指令集支援的是32位元LBA定址，由於硬碟每個扇區（sector）大小為512Bytes，2的32次方乘以512等於2TB，因此有2TB容量限制。改版的SCSI Block Command便擴展為支援64位元LBA定址，因而解除了該限制，可定址高達8ZB的空間。

而以ATA指令集來說，在早期的IDE規格時代是採用22位元LBA定址，最大只能定址2.1GB空間，但從1994年的ATA-1以後，便能支援28位元的LBA定址，所以最大可定址容量提高到137GB。從2003年的ATA-6以後，更進一步支援了48位元LBA定址，最大定址容量也隨之提高到 144PB。

而影響到電腦對不同磁碟指令集支援能力的因素，則主要是硬碟本身、磁碟控制器，以及作業系統中對應於磁碟控制器的驅動程式。舉例來說，IDE/ATA便要 ATA-6以後規格的ATA硬碟才提供48位元LBA定址，此外也要一定版本以後的主機板南橋晶片組與其驅動程式，才能支援48位元LBA定址的硬碟，必須兩方面共同配合，才能實現完整的硬碟48位元LBA定址支援，從而使用大於137GB的硬碟容量。

而SCSI方面，則是在比ATA更早許多的時候，SCSI卡的控制器、驅動程式與SCSI硬碟就已支援64位元LBA。

BIOS中斷指令的定址能力
在x86架構下，當電腦啟動、尚未載入作業系統之前，必須透過BIOS中斷呼叫服務來探索與初始化硬體資源，自IBM建立PC AT架構以來，x86架構電腦都是透過BIOS的INT 13H中斷服務，來進行低階磁碟操作，因此INT 13H的定址能力，便決定了底層磁碟最大可用容量。

INT 13H採用以10位元磁柱為基礎的24位元CHS定址（磁柱10位元，磁頭8位元，磁區6位元），理論上可定址8.4GB容量。但問題在於這樣的定址方式與底層硬碟的定址方式有所衝突。

ATA-3以前的ATA指令集是採用16位元磁柱模式的28位元CHS定址（磁柱16位元，磁頭4位元，磁區8位元），理論容量上限是137GB，這雖然還比BIOS 13H允許的定址上限大上許多，但是當這兩者遭遇時，由於記錄方式不同，通約的結果只能取兩種定址模式中的最小值（磁柱10位元，磁頭4位元，磁區6位元），導致電腦只能定址528MB磁碟空間，反而低於兩種定址方式所允許的最小值，這也就是早期IDE硬碟所謂528MB容量限制的由來。

為解決這個問題，主機板廠商一開始是採取修改BIOS 13H的方式來因應，為主機板BIOS磁碟機選項中新增一個Large模式，可透過轉移2個磁頭記錄位元給磁柱記錄，將定址空間增加到2.1GB，比 528MB大了4倍，這就是早期電腦主機板BIOS提供的一種特殊的Large硬碟模式。

不過前述方式只是一種暫時的應付辦法，僅能將容量瓶頸問題稍往後延，而非徹底解決方法，於是後來便出現了新的BIOS INT 13H extension中斷服務，可直接支援LBA定址模式，透過虛擬的邏輯CHS位址來存取磁碟，因而擺脫了INT 13H服務與硬碟之間因不同CHS定址方式所產生的528MB容量限制，也解除了INT 13H的8.4GB定址能力限制。

擁有10年以上電腦使用經驗的用戶，應該都會對10多年前電腦BIOS中磁碟機選項提供的Normal、Large與LBA三種模式有印象，其中 Normal對應傳統的13H中斷服務與磁碟CHS定址，所以有528MB上限，主要用於小硬碟；Large提供修改的BIOS 13H，適用於528MB以上、小於2.1GB的硬碟；更大的硬碟則須要設定為LBA模式才能支援。
以上來自:http://www.ithome.com.tw/itadm/article.php?c=65935
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假設現在有一顆4TB的硬碟，我會分割三個槽，也就是兩個1.5TB,最後一個剩下空間
我現在電腦1TB硬碟就不知道要放哪些檔案了？光作業系統iso檔也不夠讓硬碟爆炸

[cwvdavid]

主機板尚未就定位之前
市面上不會出現4TB硬碟的...
(出來了也不會有人買, 因為買了不能用呀)

[superxboy]

我500GB就用不完了O.O