GPT概述

GPT概述

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。它是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。 传统的主启动记录 (MBR) 磁盘分区支持最大卷为 2.2 TB (terabytes) ，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）。 与MBR 分区方法相比，GPT 具有更多的优点，因为它允许每个磁盘有多达 128 个分区，支持高达 18 千兆兆字节 (exabytes，1EB=10^6TB) 的卷大小，允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余，还支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID)。
与 MBR 分区的磁盘不同，GPT的分区信息是在分区中，而不象MBR一样在主引导扇区。为保护GPT不受MBR类磁盘管理软件的危害，GPT在主引导扇区建立了一 个保护分区 (Protective MBR)的MBR分区表，这种分区的类型标识为0xEE，这个保护分区的大小在Windows下为128MB，Mac OS X下为200MB，在Window磁盘管理器里名为GPT保护分区，可让MBR类磁盘管理软件把GPT看成一个未知格式的分区，而不是错误地当成一个未分 区的磁盘。另外，GPT 分区磁盘有多余的主要及备份分区表来提高分区数据结构的完整性。

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。与主启动记录 (MBR) 分区方法相比，GPT 具有更多的优点，因为它允许每个磁盘有多达 128 个分区，支持高达18 千兆兆字节的卷大小，允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余，还支持唯一的磁盘和分区ID(GUID)。

关于GUID及GPT分区表

GUID：

MBR分区方案：传统的分区方案，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。后来为了支持更多的分区，引入了扩展分区及逻辑分区的概念。但每个分区项仍用16个字节存储。

为什么要提出新的方案呢？那就让我们看看MBR分区方案有什么问题。前面已经提到了主分区数目不能超过4个的限制，这是其一，很多时候，4个主分区并不能满足需要。另外最关键的是MBR分区方案无法支持超过2TB容量的磁盘。因为这一方案用4个字节存储分区的总扇区数，最大能表示2的32次方的扇区个数，按每扇区512字节计算，每个分区最大不能超过2TB。磁盘容量超过2TB以后，分区的起始位置也就无法表示了。

GUID分区表(简称GPT，使用GUID分区表的磁盘称为GPT磁盘)是源自EFI标准的一种较新的磁盘分区表结构的标准。与目前普遍使用的主引导记录(MBR)分区方案相比，GPT提供了更加灵活的磁盘分区机制。它具有如下优点：

1、支持2TB以上的大硬盘。

2、每个磁盘的分区个数几乎没有限制（Windows系统最多只允许划分128个分区）。

3、分区大小几乎没有限制。又是一个“几乎”。因为它用64位的整数表示扇区号，即 = 18,446,744,073,709,551,616。

4、分区表自带备份。在磁盘的首尾部分分别保存了一份相同的分区表，其中一份被破坏后，可以通过另一份恢复；

5、循环冗余检验值针对关键数据结构而计算，提高了数据崩溃的检测几率；

6、 虽然MBR提供1字节分区类型代码，但GPT使用一个16字节的全局唯一标识符（GUID）值来标识分区类型，这使分区类型更不容易冲突；

7、每个分区可以有一个名称(不同于卷标)。

GPT结构

传统MBR (LBA 0)
在GPT分区表的最开头，处于兼容性考虑仍然存储了一份传统的MBR，用来防止不支持GPT的硬盘管理工具错误识别并破坏硬盘中的数据，这个MBR也叫做保护MBR。在支持从GPT启动的操作系统中，这里也用于存储第一阶段的启动代码。在这个MBR中，只有一个标识为0xEE的分区，以此来表示这块硬盘使用GPT分区表。不能识别GPT硬盘的操作系统通常会识别出一个未知类型的分区，并且拒绝对硬盘进行操作，除非用户特别要求删除这个分区。这就避免了意外删除分区的危险。另外，能够识别GPT分区表的操作系统会检查保护MBR中的分区表，如果分区类型不是0xEE或者MBR分区表中有多个项，也会拒绝对硬盘进行操作。
在使用MBR/GPT混合分区表的硬盘中，这部分存储了GPT分区表的一部分分区（通常是前四个分区），可以使不支持从GPT启动的操作系统从这个MBR启动，启动后只能操作MBR分区表中的分区。如Boot Camp就是使用这种方式启动Windows。
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的项的大小和数量。在使用64位Windows Server 2003的机器上，最多可以创建128个分区，即分区表中保留了128个项，其中每个都是128字节。（EFI标准要求分区表最小要有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，记录了分区表头本身的位置和大小（位置总是在LBA 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来判断分区表是否出错，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，硬盘将不可使用。所以GPT硬盘的分区表不可以直接使用16进制编辑器修改。
分区表头的格式如下

LBA0：

在GPT分区表的最开头，处于兼容性考虑仍然存储了一份传统的MBR（LBA 0），这个MBR叫做保护性MBR（Protective MBR）。

保护性MBR保护GPT磁盘不受以前发布的MBR磁盘工具的危害。这些工具不能感知GPT，也无法正确地访问GPT磁盘。这些工具通过解释保护性MBR，将GPT磁盘看成一个封装的（可能无法识别）分区，而不是错误地当成一个未分区的磁盘，并且拒绝对硬盘进行操作。这就避免了意外删除分区的危险。

在支持从GPT启动的操作系统中，这里也用于存储第一阶段的启动代码。在这个MBR中，只有一个标识为0xEE的分区，以此来表示这块硬盘使用GPT分区表。

在使用MBR/GPT混合分区表的硬盘中，这部分存储了GPT分区表的一部分分区（通常是前四个分区），可以使不支持从GPT启动的操作系统从这个MBR启动，启动后只能操作MBR分区表中的分区。

LBA1：

分区表头（LBA 1）定义了硬盘的可用空间以及组成分区表的项的大小和数量。在使用64位Windows Server 2003的机器上，最多可以创建128个分区，即分区表中保留了128个项，其中每个都是128字节。（EFI标准要求分区表最小要有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，记录了分区表头本身的位置和大小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来判断分区表是否出错，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，硬盘将不可使用。一下是分区表头结构的具体信息：

起始字节	长度	内容
0	8字节	签名（"EFI PART", 45 46 49 20 50 41 52 54）
8	4字节	修订（在1.0版中，值是 00 00 01 00）
12	4字节	分区表头的大小（单位是字节，通常是92字节，即 5C 00 00 00）
16	4字节	分区表头（第0－91字节）的CRC32 校验，在计算时，把这个字段作为0处理，需要计算出分区串行的CRC32校验后再计算本字段
20	4字节	保留，必须是 0
24	8字节	当前LBA（这个分区表头的位置）
32	8字节	备份LBA（另一个分区表头的位置）
40	8字节	第一个可用于分区的LBA（主分区表的最后一个LBA + 1）
48	8字节	最后一个可用于分区的LBA（备份分区表的第一个LBA − 1）
56	16字节	硬盘GUID（在类UNIX 系统中也叫UUID）
72	8字节	分区表项的起始LBA（在主分区表中是2）
80	4字节	分区表项的数量
84	4字节	一个分区表项的大小（通常是128）
88	4字节	分区串行的CRC32校验
92	*	保留，剩余的字节必须是0（对于512字节LBA的硬盘即是420个字节）

主分区表和备份分区表的头分别位于硬盘的第二个扇区（LBA 1）以及硬盘的最后一个扇区。备份分区表头中的信息是关于备份分区表的。

分区表项 (LBA 2–33)
GPT分区表使用简单而直接的方式表示分区。一个分区表项的前16字节是分区类型GUID。例如，EFI系统分区的GUID类型是{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）。再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。
GPT分区表项的格式如下

起始字节	长度	内容
0	16字节	分区类型GUID
16	16字节	分区GUID
32	8字节	起始LBA（小端序 ）
40	8字节	末尾LBA
48	8字节	属性标签（如：60 表示“只读”）
56	72字节	分区名（可以包括36个UTF-16（小端序）字符）

parted概述

上文介绍了GPT，由于常见的fdisk不支持GPT(在硬盘容量大于2Tb的时候无法使用fdisk进行分区的管理)，故在IA64平台上管理磁盘时parted还是相当实用的，GNU Parted 具有丰富的功能，它除了能够进行分区的添加、删除等常见操作外，还可以进行移动分区、创建文件系统、调整文件系统大小、复制文件系统等操作。它可以处理最常见的分区格式，包括：ext2,ext3,fat16,fat32,NTFS,ReiserFS,JFS,XFS,UFS,HFS,以及Linux交换分区。
parted 命令格式
parted 有两种运行模式：命令行模式和交互模式。与 fdisk 的交互模式交互模式不同，在 parted 的交互模式下执行命令，一旦按回车键确认，命令就马上执行，对磁盘的更改就立刻生效。
parted 命令的常用格式是：
1、# parted [选项] <硬盘设备名>
2、# parted [选项] <硬盘设备名> <子命令> [<子命令参数>]
格式（1）用于进入parted 的交互模式，在该模式下输入parted的子命令对指定的硬盘进行分区等操作。quit 命令用于退出交互模式。
格式（2）直接在命令行方式下对指定的硬盘进行分区等操作。
其中常用的选项为：
-h, ––help — 显示求助信息
-i, ––interactive — 在必要时提示用户
-l, ––list — 显示所有磁盘设备的分区表
-s, ––script — 从不提示用户
-v, ––version — 显示版本
无论哪种模式，在parted中都可以使用若干子命令，见下表。

**命令 **	说明
help [COMMAND]	打印命令的帮助信息，或指定命令的帮助信息
print [free|NUMBER|all]	显示分区表, 指定编号的分区, 或所有设备的分区表
mkpart PART-TYPE [FSTYPE] START END	创建新分区。PART-TYPE 是以下类型之一：primary（主分 区）、extended（扩展分区）、logical（逻辑分区）。START 和 END 是新分区开始和结束的具体位置。
rm NUMBER	删除指定编号 NUMBER 的分区。
set NUMBER FLAG STATE	对指定编号 NUMBER 的分区设置分区标记 FLAG。对于 PC 常用的 msdos 分区表来说，分区标记 FLAG 可有如下值：”boot”（引导）, “hidden”（隐藏）, “raid”（软RAID磁盘阵）, “lvm”（逻辑卷）, “lba” （LBA，Logic Block Addressing模式）。 状态STATE 的取值是：on 或 off
unit UNIT	设置默认输出时表示磁盘大小的单位为 UNIT，UNIT 的常用取值可以为：‘MB’、‘GB’、‘%’（占整个磁盘设备的百分之多少）、‘compact’（人类易读方式，类似于 df 命令中 -h 参数的用）、‘s’（扇区）、‘cyl’ （柱面）、‘chs’ （柱面cylinders:磁头 heads:扇区 sectors 的地址）
mkfs NUMBER FS-TYPE	对指定编号 NUMBER 的分区创建指定类型 FS-TYPE 的文件系 统。
mkpartfs PART-TYPE FSTYPE START END	创建新分区同时创建文件系统。FS-TYPE 是以下类型一：ext2、fat16、fat32、linuxswap、NTFS、reiserfs、ufs 等
cp [FROM-DEVICE] FROM-NUMBER TONUMBER	将分区 FROM-NUMBER 上的文件系统完整地复制到分区TO-NUMBER 中，作为可选项还可以指定一个来源硬盘的设备名称FROM-DEVICE，若省略则在当前设备上进行复制。
move NUMBER START END	将指定编号 NUMBER 的分区移动到从 START 开始 END 结束的位置上。注意：（1）只能将分区移动到空闲空间中。（2）虽然分区被移动了，但它的分区编号是不会改变的
resize NUMBER START END	对指定编号 NUMBER 的分区调整大小。分区的开始位置和结束位置由 START 和 END 决定
check NUMBER	检查指定编号 NUMBER 分区中的文件系统是否有什么错误
rescue START END	恢复靠近位置 START 和 END 之间的分区
mklabel,mktable LABELTYPE	创建一个新的 LABEL-TYPE 类型的空磁盘分区表，对于PC而言 msdos 是常用的 LABELTYPE。 若是用 GUID 分区表，LABEL-TYPE 应该为 gpt