磁盘分隔

一、MBR

1、简介

主引导记录（Master Boot Record，MBR），又叫主引导扇区，是计算机开机后访问硬盘时所必须要读取的首个扇区，他在硬盘上的三维地址为（柱面、磁头、扇区）=（0，0，1）。在深入探讨引导扇区内部结构的时候，有时也将其开头的446字节内容指为“主引导记录”，其后是4个16字节的“磁盘分区表”（DPT），以及2字节的结束表示（55AA）.因此，在使用“主引导记录”这个术语时，需要根据实际情况判断是指整个主引导扇区，还是主引导扇区的前446字节。

对于硬盘而言，一个扇区可能的字节数为128*2^n(n=0,1,2,3)，大多数情况下，取n=2，即一个扇区（Sector）的大小为512字节。

2、主引导记录的组成

2.1启动代码

       主引导记录最开头时第一阶段引导代码，其中的硬盘引导程序的主要左右时检查分区表是否正确并且在系统硬件完成自检以后将控制权限交给硬盘上的引导程序。它不依赖任何操作系统，而且启动代码也是可以完成改变的，从而能过够实现多系统引导。

2.2硬盘分区表

硬盘分区表占据主引导扇区的64个字节（偏移01BEH--偏移01FDH），可以对四个分区的信息进行描述，其中每个分区的信息占据16个字节，如下图：

实例：

80 7d eb 03 be 8f 7d e8 34 00 be 94 7d e8 2e 00

80 ：活动状态

7d ：125 表示分区开始的磁头号

eb ：235 表示分区开始的扇区号

03 ：3 表示分区开始的柱面

be ：boot

8f ：143 表示分区结束的磁头号

7d ：125 表示分区结束的扇区号

e8 ：232 表示分区结束的柱面

34 00 be 94 ： 872,464,020 表示首扇区的想读扇区

7d e8 2e 00 ：2,112,368,128‬ 表示总扇区数

        对于大于8.4G的现代硬盘，CHS已经无法表示，BIOS使用LBA模式，对于超出的部分，CHS通常设为0xFEFFFF，并加以忽略，直接使用Offset 0x08-0x0c的4字节相对值，再进行内部转换。

2.3 结束标识

结束标识字55，AA（偏移1FEH-偏移1FFH）最后两个字节，是检验主引导记录是否有效的标志。

3、主引导扇区的读取流程

3.1 系统开机或重启

1）BIOS加电自检，BIOS执行内存地址为FFFF:000H处的跳转指令，跳转到固化在ROM中的自检程序处，对系统硬件进行检查。

2）读取主引导记录（MBR）。当BIOS检查到硬件正常并于CMOS中的设置相符后，按照CMOS中对启动设备的设置顺序检查可用的启动设备。BIOS将相应启动设备的第一个扇区（也就是MBR扇区）读入内存地址为0000：7C00H处。

3）检查0000：7DFEH-0000:7DFFH（MBR的结束标志位）是否等于55AA，若不等于则转去尝试其他启动设备，如果没有启动设备满足要求则显示“NO ROM BASIC”，然后死机。

4）根据MBR中的引导代码启动引导程序。

二、GPT详解

 1、前言

        全球唯一标识分区表（GUID Partition Table，缩写：GPT）是一个实体硬盘的分区表的结构布局的标准。它是可扩展固件接口（UEFI）标准（被Inter用于代替个人计算机的BIOS）的一部分，被用于代替BIOS系统中的一个32bits的存储逻辑块地址和大小信息的主记录（MBR）分区表。对于那些扇区512字节的磁盘，MBR分区不支持容量大于2.2TB的分区，然而，一些硬盘制造商注意到这个局限性，并且将他们的容量较大的磁盘升级到4KB的扇区，这意味着MBR的 有效容量上限提升到16TiB。这个看似“正确的“解决方案在临时地降低人们对改进磁盘分配表的需求的同时，也给市场带来关于在有较大的块（block）的设备上从BIOS启动时，如何最佳的划分磁盘分区的困惑。GPT分配64bits给逻辑块地址，因而使得最大分区大小在264-1个扇区成为可能。对于每个扇区大小为512字节的磁盘，那意味着可以有9.4ZB（9.4×1021字节）或8ZB个512字节（9,444,732,965,739,290,426,880字节或18,446,744,073,709,551,615（264-1）个扇区×512（29）字节每扇区）。

注：

ZB：泽字节是一种信息计量单位，现今通常在标示网络硬盘总容量，或具有大容量的存储介质中存储容量时使用。

2、特点

        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。

        跟现代的MBR一样，GPT也使用逻辑区块地址（LBA）取代了早期的CHS寻址方式。传统MBR信息存储于LBA 0，GPT头存储于LBA 1，接下来才是分区表本身。64位Windows操作系统使用16,384字节（或32扇区）作为GPT分区表，接下来的LBA 34是硬盘上第一个分区的开始。

       为了减少分区表损坏的风险，GPT在硬盘最后保存了一份分区表的副本。

3、分区表头（LBA 1）

       分区表头定义了硬盘的可用空间以及组成分区表项的大小和数量。在使用64位Windows Server 2003机器上时，最多可以创建128个分区，即分区表中保留了128个项，其中每个项都是128个字节。（EFI标准要求中分区表最小要有16,384字节，即128个分区项的大小。）

        分区表头还记录了这块硬盘的GUID，记录了分区表头中本身的位置和大小（位置总在LAB 1）以及备份分区表头和分区表的位置和大小（在硬盘的最后）。它还储存着它本身和分区表的CRC32校验。固件、引导程序和操作系统在启动时可以根据这个校验值判断分区是否出错，如果出错了，可以使用软件从硬盘最后的备份GPT中恢复整个分区表，如果备份GPT也校验错误，硬盘将不可用。所以CPT硬盘的分区表不可以直接使用16进制编辑器修改。

4、分区表项（LBA 2-33）

        GPT分区表项使用简单而直接的方式表示分区。一个分区表项的前16字节时分区类型GUID。例如，EFI系统分区的GUID类型{C12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93B}。接下来的16字节是该分区唯一的GUID（这个GUID指的是该分区本身，而之前的GUID指的是该分区的类型）。在接下来是分区起始和末尾的64位LBA编号，以及分区的名字和属性。

5、分区类型GUID

三、MBR分区表与GPT分区表的关系

       与支持最大卷为2 TB并且每个磁盘最多有4个主分区（或三个主分区，1个扩展分区和无限制逻辑分区）的MBR磁盘分区的样式相比，GPT磁盘分区样式支持最大为128个分割，一个分割最大18EB，只受到操作系统的限制（由于分区表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-61版Windows限制最多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升分区数据结构的完整性。在UEFI系统上，通常是通过ESP分区中的EFI应用程序文件引导GPT硬盘上的操作系统，而不是活动主分区上引导程序。

四、磁盘分区实验

 4.1、Linux GPT分区实验

1）创建磁盘GPT分区表

2）设置分区格式及文件系统（下图两种方法都可以）

或

3）查看验证

4）挂载硬盘

5）删除硬盘GPT分区表

6）删除GPT分区

 7）清除GPT分区

4.2、MBR分区实验

1）创建一个主分区，大小为2G。

2）将新分区文件系统设置为Linux LVM

 3）删除分区

备注：相关资料，来自维基百科。