磁盘分区MBR和GPT

参考：GUID（GPT）分区表详细说明

GPT分区表的详细说明

GPT学习文档

概述

让我们谈谈当前广泛使用的磁盘分区表方案。传统的分区方案（称为MBR分区方案）是将分区信息保存到磁盘的第一个扇区（MBR扇区）中的64个字节中，每个分区项占用16个字节，这16个字节包含诸如活动状态标志之类的内容，文件系统标识，开始和结束柱面号，头号，扇区号，分区中的隐藏扇区数（4个字节）以及扇区总数（4个字节）。由于MBR扇区的分区表只有64个字节，因此它只能记录4个分区的信息。这就是为什么硬盘主分区的数量不能超过4个的原因。后来，为了支持更多的分区，引入了扩展分区和逻辑分区的概念。但是每个分区项仍使用16个字节来存储。

MBR分区方案使用得不好吗？为什么要提出新计划？让我们看看MBR分区方案出了什么问题。如前所述，主分区的数量不能超过限制4。这是其中之一。在许多情况下，仅4个主分区是不够的。最重要的是，MBR分区方案不能支持容量超过2TB的磁盘。因为此方案使用4个字节存储分区的扇区总数，所以可以表示为2到32次幂的最大扇区数（基于每个扇区512字节计算），每个分区不能超过2TB。磁盘容量超过2TB后，无法表示分区的起始位置。如今，当硬盘容量突飞猛进时，2TB的限制将很快被打破。这表明MBR分区方案已无法满足需求。

GPT分区

GUID分区表（缩写为GPT，使用GUID分区表的磁盘称为GPT磁盘）是从EFI标准派生的更新的磁盘分区表结构标准。与当前常用的主引导记录（MBR）分区方案相比，GPT提供了更灵活的磁盘分区机制。它具有以下优点：

1、支持2TB以上的大型硬盘。

2、每个磁盘上的分区数几乎没有限制（Windows系统最多允许128个分区）。

3、分区大小几乎是无限的。另一个“差不多”。因为它使用64位整数表示扇区号，所以对于扇区大小为512字节的磁盘，这意味着可以有9.4ZB（9.4 x 10 ^ 21字节）或18 E 512字节（9,444,732,965,739,290,426,880字节或18,446,744,073,709,551,615（2 ^ 64-1）个扇区x 512（= 2 ^9）个字节/扇区））。

4、分区表带有备份。同一分区表的副本​​保存在磁盘的开头和结尾。一个副本损坏后，可以使用另一副本还原它；

5、计算关键数据结构的循环冗余校验值，提高了检测数据崩溃的概率；

6、尽管MBR提供了一个1字节的分区类型代码，但GPT使用16字节的全局唯一标识符（GUID）值来标识分区类型，这使得该分区类型不太可能发生冲突；

7、每个分区可以有一个名称（不同于卷标）。

GPT分区表的结构

LBA0（保护MBR）：

在GPT分区表的最开始，出于兼容性原因，仍然存储了传统的MBR（LBA0））。此MBR称为保护MBR（Protective MBR）。

保护性MBR保护GPT磁盘不受先前发布的MBR Disk Utility的影响。这些工具无法感知GPT，也无法正确访问GPT磁盘。通过解释保护性MBR，这些工具将GPT磁盘视为封装的（可能无法识别）分区，而不是错误地将其视为未分区的磁盘并拒绝在硬盘上操作。这样可以避免意外删除分区的危险。

在支持从GPT引导的操作系统中，这也用于存储第一阶段引导代码。在此MBR中，只有一个分区标识为0xEE，这表明该硬盘使用GPT分区表。

在使用MBR / GPT混合分区表的硬盘中，此部分存储GPT分区表的一部分（通常是前四个分区），这会使操作系统不支持从GPT引导。 MBR。之后，只能操作MBR分区表中的分区。

EFI部分

EFI部分可以分为4个区域：EFI信息区域（GPT标头），分区表，GPT分区和备份区域。

EFI信息区（GPT标头）

从磁盘的LBA1开始，它通常仅占用此单个扇区。它的作用是定义分区表的位置和大小。 GPT标头还包含标头和分区表的校验和，以便可以及时发现错误。

分区表

分区表区域包含分区表条目。该区域由GPT标头定义，通常占据磁盘LBA2〜LBA33扇区。分区表中的每个分区项都由开始地址，结束地址，类型值，名称，属性标志和GUID值组成。创建分区表后，该128位GUID对于系统而言是唯一的。

GPT分区

最大区域由分配给分区的扇区组成。该区域的开始和结束地址由GPT标头定义。

备份区域

备份区位于磁盘的末尾，包含GPT标头和分区表备份。它在GPT终端部门和EFI终端部门之间占据33个部门。最后一个扇区用于备份扇区1的EFI信息，其余32个扇区用于备份扇区LBA2〜LBA33的分区表。

EFI信息区的数据结构

分区表标头（LBA1）定义了硬盘的可用空间以及组成分区表的项目的大小和数量。在使用64位Windows Server 2003的计算机上，最多128个分区可以创建，即保留了128个分区项，每个分区表都是128字节（EFI标准要求最小分区表为16384字节，即128个分区项的大小）

分区表标头还记录硬盘的GUID，分区表标头本身的位置和大小，以及备份分区表标头和分区表的位置和大小（在硬盘的末尾） 。它还存储自身和分区表的CRC32校验。固件，启动程序和操作系统可以在启动时根据检查值来判断分区表是否错误。如果出现错误，则可以使用该软件从硬盘的上一个备份GPT还原整个分区表。如果备份GPT也有检查错误，则硬盘将无法使用。以下是分区表头结构的具体信息：

分区项目

LBA 2–33的位置存储分区表条目。 GPT分区表使用一种简单直接的方式来表示分区。分区表条目的前16个字节是分区类型GUID。接下来的16个字节是分区的唯一GUID（此GUID指的是分区本身，而前一个GUID指的是分区的类型）。接下来是分区开头和结尾的64位LBA编号，以及分区的名称和属性。

有关分区类型GUID和分区属性，请参见《参考》和UEFI规范版本的第5章。一些参数与实际情况不符。请使用dd命令查看分区表内容的比较

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-334681-1.html