硬盘分区表格式MBR与GUID/GPT

硬盘分区表格式GUID和MBR知识普及

我们的电脑硬盘分区格式一共有两种,一种是GUID(GPT),一种是MBR。

怎么判断自己硬盘是哪一种:如果你的电脑原装系统是win8或者以上的,那么他的硬盘分区表格式为GUID(GPT)格式的;如果是win7以下的,那么一般就是MBR的了。

磁盘分区表方案
全局唯一标识分区表是一个实体硬盘的分区表的结构布局的标准。

先说说目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)

主引导记录(Master Boot Record,缩写:MBR),MBR早在1983年IBM PC DOS 2.0中就已经提出,又叫做主引导扇区,是计算机开机后访问硬盘时所必须要读取的首个扇区,它在硬盘上的三维地址为(柱面,磁头,扇区)=(0,0,1)。

主引导扇区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个字节中存有活动状态标志、文件系统标识、起止柱面号、磁头号、扇区号、隐含扇区数目(4个字节)、分区总扇区数目(4个字节)等内容。由于MBR扇区只有64个字节用于分区表,所以只能记录4个分区的信息。这就是硬盘主分区数目不能超过4个的原因。

MBR是由分区程序(如Fdisk,Parted)所产生的,它不依赖任何操作系统,而且硬盘引导程序也是可以改变的,从而能够实现多系统引导。

主引导扇区是硬盘的第一扇区。它由三个部分组成,主引导记录MBR、硬盘分区表DPT和硬盘有效标志。在总共512字节的主引导扇区里MBR占446个字节,偏移地址0000H–0088H),它负责从活动分区中装载,并运行系统引导程序;第二部分是Partition table区(DPT分区表),占64个字节;第三部分是Magic number,占2个字节。

在Linux系统中,硬盘分区命名为sda1-sda4或者hda1-hda4(其中a表示硬盘编号可能是a、b、c等等)。在MBR硬盘中,分区号1-4是主分区(或者扩展分区),逻辑分区号只能从5开始。

在MBR分区表中,一个分区最大的容量为2T,且每个分区的起始柱面必须在这个disk的前2T内。你有一个3T的硬盘,根据要求你至少要把它划分为2个分区,且最后一个分区的起始扇区要位于硬盘的前2T空间内。如果硬盘太大则必须改用GPT。

GUID/GPT全局唯一标识分区表

全局唯一标识分区表(GUID Partition Table,缩写:GPT)是一个实体硬盘的分区结构。它的推出是和UEFI BIOS相辅相成的,鉴于MBR的磁盘容量和分区数量已经不能满足硬件发展的需求,GPT首要的任务就是突破了2.2T分区的限制,最大支持18EB的分区。它是EFI(可扩展固件接口标准)的一部分,用来替代BIOS中的主引导记录分区表。但因为MBR分区表不支持容量大于2.2TB(2.2 × 1012字节)的分区,所以也有一些BIOS系统为了支持大容量硬盘而用GPT分区表取代MBR分区表。

在MBR硬盘中,分区信息直接存储于主引导记录(MBR)中(主引导记录中还存储着系统的引导程序)。但在GPT硬盘中,分区表的位置信息储存在GPT头中。但出于兼容性考虑,硬盘的第一个扇区仍然用作MBR,之后才是GPT头。

而在分区数量上,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,基本可以满足所有用户的存储需求。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。

与支持最大卷为2 TB(Terabytes)并且每个磁盘最多有4个主分区(或3个主分区,1个扩展分区和无限制的逻辑驱动器)的MBR磁盘分区的样式相比,GPT磁盘分区样式支持最大卷为18 EB(Exabytes)(1EB=1048576TB)并且每磁盘的分区数没有上限,只受到操作系统限制(由于分区表本身需要占用一定空间,最初规划硬盘分区时,留给分区表的空间决定了最多可以有多少个分区,IA-64版Windows限制最多有128个分区,这也是EFI标准规定的分区表的最小尺寸)。与MBR分区的磁盘不同,至关重要的平台操作数据位于分区,而不是位于非分区或隐藏扇区。另外,GPT分区磁盘有备份分区表来提高分区数据结构的完整性。

其中转换为GPT的时候可以创建两个隐藏分区,ESP和MSR。ESP是efi系统分区用于保存引导文件,MSR是微软的保留分区,用于安装操作系统。

UEFI BIOS 详解

UEFI 的全称是 Unified Extensible Firmware Interface,意即统一可扩展固件接口,它是基于EFI 1.10标准为基础发展而来,值得注意的是在UEFI正式确立之前,Intel就开始积极推进传统BIOS的升级方案,并最终确立了过渡方案EFI标准,直到2007年Intel将EFI标准的改进与完善工作交给 Unified EFI Form 进行全权负责,EFI标准则正式更名为 UEFI。

相比传统BIOS,UEFI最大的几个区别在于:

1.编码99%都是由C语言完成;

2.一改之前的中断、硬件端口操作的方法,而采用了Driver/protocol的新方式;

3.将不支持X86实模式,而直接采用Flat mode(也就是不能用DOS了,现在有些 EFI 或 UEFI 能用是因为做了兼容,但实际上这部分不属于UEFI的定义了);

4.输出也不再是单纯的二进制code,改为Removable Binary Drivers;

5.OS启动不再是调用Int19,而是直接利用protocol/device Path;

6.对于第三方的开发,前者基本上做不到,除非参与BIOS的设计,但是还要受到ROM的大小限制,而后者就便利多了。

7.弥补BIOS对新硬件的支持不足的问题。

UEFI和GPT是相辅相成的,二者缺一不可,要想使用GPT分区表则必须是UEFI BIOS环境。UEFI于用户而言最典型的特征就是使用了图形化界面,虽然还未达到操作系统界面的图形交互功能,但人性化的界面、鼠标的操作,已经将BIOS变得非常易用,对于不少电脑初级用户来说也可以很好的查看和设置BIOS的相关选项和功能。

MBR分区表:Master Boot Record,即硬盘主引导记录分区表,只支持容量2.1TB 以下的硬盘,超过2.1TB的硬盘只能管理2.1TB,最多只支持4个主分区或三个主分区和一个扩展分区,扩展分区下可以有多个逻辑分区。

GPT分区表:GPT,全局唯一标识分区表(GUID Partition Table),与MBR最大4个分区表项的限制相比,GPT对分区数量没有限制,但Windows最大仅支持128个GPT分区,GPT可管理硬盘大小达到了18EB。只有基于UEFI平台的主板才支持GPT分区引导启动。

GPT分区表下的隐藏分区

ESP分区:EFI system partition,该分区用于采用了EFI BIOS的电脑系统,用来启动操作系统。分区内存放引导管理程序、驱动程序、系统维护工具等。如果电脑采用了EFI系统,或当前磁盘用于在EFI平台上启动操作系统,则应建议ESP分区。

MSR分区:即微软保留分区,是GPT磁盘上用于保留空间以备用的分区,例如在将磁盘转换为动态磁盘时需要使用这些分区空间。

BIOS启动方式

硬盘分区格式为MBR格式,启动模式应该为Legacy;

硬盘分区格式为GUID(GPT)格式,启动模式应该为UEFI。

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