聊聊MBR與GPT分區表

首先，咱們先從硬盤存儲開始，咱們的機械硬盤HDD(Hard Disk Drive)，盤片，磁頭，盤片轉軸及控制電機，磁頭控制器，數據轉換器，接口，緩存等幾個部分組成。機械硬盤中全部的盤片都裝在一個旋轉軸上，每張盤片之間是平行的，在每一個盤片的存儲面上有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離比頭髮絲的直徑還小，全部的磁頭聯在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負責各個磁頭的運動。磁頭可沿盤片的半徑方向運動，加上盤片每分鐘幾千轉的高速旋轉，磁頭就能夠定位在盤片的指定位置上進行數據的讀寫操做。數據經過磁頭由電磁流來改變極性方式被電磁流寫到磁盤上，也能夠經過相反方式讀取。硬盤爲精密設備，進入硬盤的空氣必須過濾。

對於硬盤扇區、磁道、柱面的基本概念的理解：
head磁頭：每一個盤片通常有上下兩面，分別對應1個磁頭，共2個磁頭
track 磁道：從外圈往裏圈0、一、2按順序編號
cylinder 柱面：磁道的集合，每一個盤片的0磁道組合就是0柱面，1磁道組合就是1柱面
sectors 扇區：每一個磁道又劃分大小爲512bytes的扇區
platter 圓盤：盤片

CHS（cylinder head sector）：
什麼是CHS？
百度百科：https://baike.baidu.com/item/CHS/3794705?fr=aladdin
從CentOS6中，咱們依然能夠看到其fdisk -l保留了CHS尋址方式的顯示方式
CHS是一個三元組，組成以下

• 採用24bit位尋址
• 其中前10位表示cylinder，中間8位表示head，後面6位表示sector
• 最大尋址空間8GB (512*2^6*2^10*2^8=8589934592=8GB)

LBA（logical block addressing）

• LBA是一個整數，經過轉換成CHS格式完成磁盤具體尋址
• ATA-1規範中定義了28位尋址模式，以每扇區512位組來計算，ATA-1所定義的28位LBA上限達到128 GiB。2002年ATA-6規範採用48位LBA，一樣以每扇區512位組計算容量上限可達128 Petabytes

因爲CHS尋址方式的尋址空間在大概8GB之內，因此在磁盤容量小於大概8GB時，可使用CHS尋址方式或是LBA尋址方式；在磁盤容量大於大概8GB時，則只能使用LBA尋址方式

咱們爲何分區？

• 優化I/O性能
• 實現磁盤空間配額限制
• 提升修復速度
• 隔離系統和程序
• 安裝多個OS
• 採用不一樣文件系統

兩種分區方式：MBR，GPT

• MBR: Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇區數，分區不超過2T
• 如何分區：按柱面
• 0磁道0扇區：512bytes
• • 446bytes: boot loader
• • 64bytes：分區表，其中每16bytes標識一個分區
• • 2bytes: 55AA
• MBR分區中一塊硬盤最多有4個主分區，也能夠3主分區+1擴展(N個邏輯分區)

MBR分區結構

• 硬盤主引導記錄MBR由4個部分組成
• 主引導程序（偏移地址0000H--0088H），它負責從活動分區中裝載，並運行系統引導程序
• 出錯信息數據區，偏移地址0089H--00E1H爲出錯信息，00E2H--01BDH全爲0字節
• 分區表（DPT,Disk Partition Table）含4個分區項，偏移地址01BEH--01FDH,每一個分區表項長16個字節，共64字節爲分區項一、分區項二、分區項三、分區項4
• 結束標誌字，偏移地址01FE--01FF的2個字節值爲結束標誌55AA
  

GPT分區

• GPT:GUID（Globals Unique Identifiers） partition table 支持128個分區，使用64位，支持8Z（ 512Byte/block ）64Z （ 4096Byte/block）
• 使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盤和分區 GPT分區表自動備份在頭和尾兩份，並有CRC校驗位
• UEFI (統一擴展固件接口)硬件支持GPT，使操做系統啓動
  

MBR與GPT分區表的開機啓動

做者：知乎用戶
連接：https://www.zhihu.com/question/28471913/answer/155332057
來源：知乎
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UEFI+GPT最好用64位操做系統。

彷佛人人均可以張嘴就說「我懂電腦」，可是總有一些看起來徹底不懂但實際上很是基礎的東西讓「懂」與「不懂」清晰地劃清界限。好比UEFI+GPT就是其中之一，那些以前認爲本身已經精通電腦的人，遇到這個東西，突然發現本身連繫統都不會裝了。 儘管UEFI以及GPT從誕生迄今已經十餘年了，可是因爲它們的不普及性，致使對於絕大多數人來說它們是徹底陌生的 ，甚至根本就不知道還有這種東西。 可是因爲Windows8操做系統的面世，預裝Windows8的電腦開始統一採用UEFI+GPT，不少人被迫接觸到，感受就像忽然從天上掉下來的東西同樣，無所適從，束手無策—— 「這究竟是個什麼東西呢？」 一旦出現系統問題，惟一能作的解決辦法除了品牌機自帶的系統還原，最大能力不過就是把UEFI關閉，把硬盤從GPT再轉成MBR，從而完全毀掉UEFI+GPT的優點，從新回到陳舊落後的BIOS+MBR的系統安裝和運行方式上來。

一、GPT能使用大於2.2T的硬盤，MBR不行。支持最大卷爲18 EB（1EB=1048576TB）。

二、GPT能夠支持無限個分區，微軟目前的限定是128個。Linux、ubuntu、macos都能支持這種分區格式。MBR最多4個主分區，超過4個再分區只能經過邏輯分區。

三、GPT分區磁盤有備份分區表來提升分區數據結構的完整性。

四、UEFI + GPT 開機啓動更快，開機時跳過外設檢測，而且能夠實現啓動時原生分辨率，搭載固態硬盤開機時間很短，十秒左右。（沒有開機硬件自檢會稍微快了那麼一、2秒）

五、UEFI + GPT 支持Secure Boot。經過保護預啓動或預引導進程，抵禦bootkit***，從而提升安全性。全部在開機時比Windows內核更早加載，實現內核劫持的技術，均可以稱之爲Bootkit。

六、UEFI BIOS 可用鼠標操做圖形界面，再也不是枯燥的藍底白字的英文。（Intel提出，用於取代BIOS）。UEFI的優越特性：可操做性、安全性、兼容性、可擴展性。

BIOS+MBR的系統引導文件能夠和系統文件在同一分區的根目錄，也能夠不與系統文件同一分區，只要系統引導文件所在分區爲活動的主分區便可啓動操做系統；而UEFI+GPT只能把系統引導文件放置在ESP分區，且操做系統必須在另外的主分區，也就是說，UEFI+GPT強制要求系統啓動文件與系統文件必須分離，不在同一分區。

BIOS+MBR一旦系統安裝好以後，若是系統引導文件在單獨的分區，此分區能夠在操做系統中可見，也能夠設置此分區爲隱藏，系統均可以正常啓動；而UEFI+GPT系統引導文件所在的ESP分區在操做系統中爲不可見，進入系統後自動隱藏。

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這個是傳統的Legacy運行流程：

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這個是UEFI運行流程：

<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-4365730cda76f9ccf6c0ee083fddcba3_hd.png" data-rawwidth="775" data-rawheight="151" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="775" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-4365730cda76f9ccf6c0ee083fddcba3_r.png">;
對比採用傳統BIOS引導啓動方式，UEFI BIOS減小了BIOS自檢的步驟，節省了時間，從而加快平臺的啓動。

----------拓展，興趣就往下讀--------------

BIOS和UEFI、MBR和GPT 搭配狀況：

（1）BIOS+MBR：可用，可啓動系統。最多見！這是最傳統的，系統都會支持；惟一的缺點就是不支持容量大於2T的硬盤。

（2）BIOS+GPT：可用，可是沒法啓動系統。BIOS是可使用GPT分區表的硬盤來做爲資料盤的，但不能引導系統；若電腦同時帶有容量小於2T的硬盤和容量大於2T的硬盤，小於2T的能夠用MBR分區表安裝系統，而大於2T的可使用GPT分區表來存放資料也沒什麼問題。但系統須使用64位系統。

BIOS+GPT也是合理的模式，但這種模式下沒法啓動此硬盤上的系統，而若是隻是做爲存儲盤，則沒有什麼影響。主硬盤BIOS+MBR裝系統、軟件，次硬盤BIOS+GPT存儲文件，這是不少影音文件發燒友在使用的模式。

（3）UEFI+MBR：能夠把UEFI設置成Legacy模式（傳統模式）、打開CSM兼容模塊，讓其支持傳統MBR啓動，但純屬瞎折騰，帶來的效果同BIOS+MBR。沒有意義。

（4）UEFI+GPT：可用，可啓動系統。最多見！將來趨勢。若是要把大於2T的硬盤做爲系統盤來安裝系統的話，就必須如此。並且系統須使用64位系統，不然沒法引導。但系統又不是傳統在PE下安裝後就能直接使用的，引導還得通過處理才行。UEFI和GPT是相輔相成的。

UEFI+GPT並不能很是有效的提升開機速度（固然，仍是有點做用的），網傳的X秒啓動，大多數是混淆了WIN8/8.1的假關機功能形成的。理性對待UEFI+GPT，這只是一個新模式，不是神話。