# Particionamento de disco

Uma partição é uma divisão do espaço de um disco rígido (SCSI ou SATA). Cada partição pode conter um sistema de arquivos diferente. Consequentemente, em cada partição pode ser instalado um Sistema Operativo sendo possível portanto a convivência de vários Sistemas Operacionais na mesma unidade de disco.
Existem diferentes modelos de particionamento, sendo o tipo DOS o mais conhecido, usado nos computadores PC. Um tipo que começa a ser difundido é o GPT (GUID Partition Table), usado em conjunto com o UEFI (Unified Extensible Firmware Interface -- padrão criado pela Intel para substituir o BIOS, atualmente mantido por Unified EFI, Inc.).

## Geometria de disco

Uma unidade de disco constitui-se de um ou mais pratos (discos) sobrepostos, cobertos por uma camada magnética. Existe uma cabeça de leitura-gravação para cada superfície. Cada superfície é dividida em anéis concêntricos (as trilhas) e uma trilha é dividida em setores, onde um setor tem, normalmente, 512 bytes.
As trilhas são numeradas de fora para dentro. Um conjunto de trilhas com o mesmo raio forma o cilindro. As cabeças de leitura-gravação são movimentadas conjuntamente, posicionando-se no mesmo cilindro.
Essa geometria básica fornece um modelo para localização do setor, chamado CHS (cylinder, head, sector). O número do cilindro, juntamente com o número da cabeça, fornece a localização da trilha. Identificando-se a trilha, pode-se localizar um determinado setor. Esse esquema é tridimensional, sendo necessário conhecer sempre os três parâmetros para localização do setor.
O padrão LBA (logical block address) é mais simples. Os setores são identificados sequencialmente (linearmente), começando da trilha mais externa. Se houver mais de um prato, cada superfície é numerada (a partir de zero) -- o setor zero é o primeiro setor na trilha zero, cabeça (superfície) zero. Essa é uma identificação unidimensional. Cabe à controladora no disco transformar esse número lógico de setor com a sua localização física no disco (mapeando cilindro, cabeça e setor correspondente).

## Tipos de partições em PCs

Esta seção descreve o esquema de particionamento do registro mestre de inicialização (MBR), como usado historicamente no DOS, Microsoft Windows e Linux (entre outros) em sistemas de computação compatíveis com PC. A partir de meados de 2010, a maioria dos novos computadores usa o esquema de particionamento da Tabela de Partições GUID (GPT). Para exemplos de outros esquemas de particionamento, consulte o artigo geral sobre tabelas de partições.
O espaço total de armazenamento de dados de um HDD de PC, no qual o particionamento MBR é implementado, pode conter no máximo quatro partições primárias ou, alternativamente, três partições primárias e uma partição estendida. A Tabela de Partições, localizada no registro mestre de inicialização, contém entradas de 16 bytes, cada uma descrevendo uma partição.
O tipo de partição é identificado por um código de 1 byte encontrado em sua entrada na tabela de partições. Alguns desses códigos (como 0x05 e 0x0F) podem ser usados para indicar a presença de uma partição estendida. A maioria é usado pelo carregador de inicialização de um sistema operacional (que examina tabelas de partições) para decidir se uma partição contém um sistema de arquivos que pode ser usado para montar / acessar para leitura ou gravação de dados.

### Notação

Os valores usados aqui são hexadecimais, muito mais práticos que lidar diretamente com números binários. Na notação hexadecimal, cada byte é representado por dois caracteres. Por exemplo, o número decimal 63 é representado pela seqüência 0x3f (onde "0x" indica hexadecimal); o valor 255 (maior valor armazenado em um byte é representado por 0xff.
A arquitetura x86 (PC) usa um armazenamento little endian (CARRIER, 2005, p. 21). Isso significa que números grandes são lidos ou escritos a partir do dígito menos significativo (da esquerda para a direita). Por exemplo, o valor decimal 24.378, equivalente a 0x5f3a, seria armazenado em disco pela sequência "3a 5f".

### Partição primária

Uma partição primária contém um sistema de arquivos. No DOS e em todas as versões anteriores dos sistemas Microsoft Windows, a Microsoft exigia que a partição do sistema fosse a primeira partição. Todos os sistemas operacionais Windows a partir do Windows 95 podem estar localizados em (quase) qualquer partição, mas os arquivos de inicialização (io.sys, bootmgr, ntldr etc.) devem residir em uma partição primária. No entanto, outros fatores, como o BIOS de um PC (consulte a sequência de inicialização em um PC padrão) também podem impor requisitos específicos quanto à qual partição deve conter o sistema operacional primário.
O código de tipo de partição para uma partição primária pode corresponder a um sistema de arquivos contido (por exemplo, 0x07 significa um sistema de arquivos NTFS ou HPFS do OS/2) ou indicar que a partição tem um uso especial (por exemplo, código 0x82 geralmente indica uma partição swap do Linux). Os sistemas de arquivos FAT16 e FAT32 fizeram uso de vários códigos de tipo de partição devido aos limites de várias versões do DOS e do Windows. Embora um sistema operacional Linux possa reconhecer vários sistemas de arquivos diferentes (ext4, ext3, ext2, ReiserFS, etc.), eles usaram consistentemente o mesmo código de tipo de partição: 0x83 (sistema de arquivos nativo do Linux).
O MBR é o primeiro setor do disco e divide-se em duas áreas. É identificado por uma assinatura (0xaa55) localizada nos dois últimos bytes (510–511) — por ser little endian, a sequência 0x55 encontra-se no byte 510 e 0xaa no byte 511. A primeira parte do setor é reservada para conter o carregador de inicialização do sistema operacional (boot loader) e possui um tamanho de 446 bytes (0–445). A segunda área, com tamanho de 64 bytes, contida na faixa 446–509, contém a tabela de partições. (CARRIER, 2005, p. 81–101).
Os 64 bytes antes da assinatura constituem a tabela de partições. Esta, por sua vez, é dividida em quatro entradas, que definem as partições primárias.
Cada entrada da tabela de partições possui seis campos:
| Faixa | Nº byte(s) | Descrição |
| 0 | 1 | Marca de inicialização |
| 1–3 | 3 | Endereço CHS inicial |
| 4 | 1 | Tipo de partição |
| 5–7 | 3 | Endereço CHS final |
| 8–11 | 4 | Endereço LBA inicial |
| 12–15 | 4 | Tamanho (em nº de setores) |
O primeiro campo é usado para o BIOS identificar a partição de inicialização e terá o valor 0x80 para a partição de inicialização do MS-DOS e derivados. Sistemas Unix-like não necessitam dessa marca — neste caso o valor será 0x00. O byte de tipo permite até 255 tipos de partição (o zero identifica uma partição vazia).

### Partição estendida

Um disco rígido pode conter apenas uma partição estendida, mas essa partição estendida pode ser subdividida em várias partições lógicas. Os sistemas DOS/Windows podem, então, designar uma letra de unidade exclusiva para cada partição lógica.
O limite de quatro partições é inconveniente. Para ultrapassá-lo, usa-se a partição estendida, que é uma partição primária que serve de repositório para outras partições. A partição cujo tipo é 0x05 ou 0x0f não contém um sistema de arquivos. Em vez disso, contém outra partição (dita secundária), que por sua vez contém uma partição (ou unidade) lógica. (CARRIER, 2005, p. 83–84).
A figura 1 mostra uma estrutura com mais de quatro partições. A figura 6 mostra o mesmo particionamento usando outra ferramenta, onde percebe-se o início e fim de cada partição. Observe-se que existe uma outra tabela de partições no início da partição estendida.
A tabela de partições estendida contém no máximo duas entradas. A primeira descreve uma unidade lógica e a segunda, quando existe, aponta para uma partição estendida secundária, que por sua vez irá conter outra unidade lógica e uma outra eventual partição estendida. Esse esquema funciona como uma lista encadeada.
O setor que contém a tabela secundária (endereço 36.049.860) estará praticamente vazio, contendo apenas a tabela que irá descrever a unidade lógica.

## Esquemas de particionamento
### DOS, Windows e OS/2

O particionamento do tipo DOS é comumente encontrado num computador PC doméstico. Localiza-se no primeiro setor do disco, que é chamado MBR (Master Boot Record). Caracteriza-se por permitir até quatro partições, ditas primárias. Caso seja necessário um número maior, pode-se usar uma partição primária como estendida. Neste caso, essa partição será um repositório de unidades lógicas (ou partições lógicas). Por pré-definição, MBR possibilita 4 primárias, e no máximo apenas poderá incluir 32 partições (primárias e estendidas)

### Sistemas do tipo Unix
## Gpt (efi)

As duas principais limitações do MBR são: o número de partições (embora seja possível usar partições estendidas e lógicas, o processamento do encadeamento é ineficiente); e o tamanho máximo da partição (e do disco) -- 2 TiB. Para resolver esse e outros problemas, a Intel criou a interface EFI, que atualmente é mantida por um consórcio de empresas—a UEFI (http://www.uefi.org, que inclui a Intel, IBM, Apple, Microsoft e outras importantes empresas), cujo objetivo principal é substituir o BIOS.
Uma das novas especificações é o particionamento GPT (GUID Partition Table). A GPT, dentre outros recursos, possibilita a redundância, a verificação de integridade, um grande número de partições (a Microsoft limita em 128, mas a especificação não) e os campos de endereçamento e tamanho da partição aumentaram de quatro bytes (32 bits) para oito (64 bits) -- que permitem partições de 8.589.934.592 TiB (8 x 2$^{70}$ bytes ou 8 ZiB).

## Referências gerais

* [1] BROUWER, Andries. Large disk howto. v. 2.5. 2004. Disponível em http://www.ibiblio.org/pub/Linux/docs/HOWTO/. Acessado em 16 de setembro de 2008.
* [2] CARRIER, Brian. File system forensic analysis. Upper Saddle River: Addison-Wesley. 2005.
* [3] Intel Corporation. Extensible Firmware Interface specification. v. 1.10. 2002. Disponível em http://www.intel.com/technology/efi/. Acessado em 14 de setembro de 2008.
* [4] Unified EFI, Inc. Unified Extensible Firmware Interface specification. v. 2.2. Sep. 2008. Disponível em http://www.uefi.org/specs/. Acessado em 23 de dezembro de 2008.

## Texto em revisão -- Ferramentas
### Particionamento destrutivo e não destrutivo

O FDISK do MS DOS é um exemplo de particionador destrutivo. Ele não é capaz de redimensionar partições, ou seja, se houver um sistema Windows ocupando todo o HD, não é possível redimensionar a partição existente.
Um particionador não destrutivo que funciona em modo texto é o Fips. É criado um disco de inicialização DOS e a partir dele inicia-se o Fips.

### Particionadores Gráficos

Uma solução rápida para particionar é usar um Live CD's que traga o excelente particionador Qtparted, capaz de redimensionar partições de modo bastante eficaz.
Outro particionador muito bom é o Gparted, disponível em Português. Atualmente já está bem amadurecido, tanto que já se tornou o particionador gráfico do Kurumin e Ubuntu.
Uma vantagem de se usar um particionador de um Live CD é que você já inicia o particionamento direto, não sendo necessário sequer entrar no sistema instalado na máquina.
Para distribuições GNU/Linux baseadas no Debian há uma excelente dica de utilização no Guia do Hardware

### Particionador integrado aos instaladores

O particionador do Mandriva Linux foi um dos primeiros a ganhar notoriedade por sua simplicidade, mas o Fedora tem hoje um bom particionador integrado ao instalador. O projeto Debian está implementando esta funcionalidade para as próximas versões. O particionador do instalador do Ubuntu também é intuitivo e prático.

### Unix

Para baseados em UNIX e sistemas operacionais Unix-like, como Linux e Mac OS X a criação de partições separadas para /boot, /home, /tmp, /usr, /var, /opt, arquivo de troca e todo remanescente sob o "/" (Diretório raiz) é possível, exceto as suas partições chamados slices. Esse esquema tem uma série de vantagens potenciais: se um sistema de arquivos fica danificado, o restante dos dados (os outros sistemas de arquivos) permanecem intactos, minimizando perda de dados; partições podem ser acessadas somente para leitura e para a execução de setuid arquivos desativados, assim, aumentar a segurança e o desempenho pode ser mais reforçado. Este método tem a desvantagem de subdividir a unidade em partições de tamanho fixo, portanto, um usuário poderia ficar sem espaço no disco rígido do seu /home, apesar de outras partições ainda terem todo o espaço utilizável. Uma boa implementação exige que o usuário calcule com precisão de quanto espaço cada partição irá precisar, o que pode ser uma tarefa difícil, especialmente para novos usuários. Logical Volume Management, muitas vezes utilizado em servidores, aumenta a flexibilidade, permitindo a expansão nos volumes de dados em discos físicos separados (que podem ser adicionados quando necessário), é outra opção para redimensionar as partições, quando necessário. Típicos sistemas desktop são muitas vezes constituídos por uma única "/" (diretório raiz), contendo o conjunto de arquivos muito menores, acrescidos de uma partição swap. Por padrão, sistemas Mac OS X utilizam um único "/" (diretório raiz), contendo o conjunto de arquivos (inclusive o arquivo de troca) como um ponto de simplicidade (mas existem outras opções de configuração).
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