GPT分区表

本文主要是介绍GPT分区表，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

1. 概述

GPT和MBR分区表的详细介绍可以参考UEFI规范，其中，UEFI规范可以从官网下载：www.uefi.org 。为方便大家下载，已放在本站：http://download.csdn.net/detail/u013344915/7019195

本文仅对UEFI规范这一部分“GUID Partition Table (GPT) Disk Layout”做简单的解读，更详细地请参考规范原文。原文只有十几页，看起来也不会很吃力。

2. 缩略语

• GPT：GUID Paritition Table
• MBR：Master Boot Record
• LBA：Logical Boot Record

3. GPT相对MBR的优势

• Logical Block Addresses (LBAs) are 64 bits (rather than 32 bits).
  LBA是64位编址 ——后面会看到，MBR的编址是4字节，因此只有2TB的硬盘空间可以被寻址；而GPT则是8字节。
  
• Supports many partitions (rather than just four primary partitions).
  支持更多的分区，而不是只有4个主分区 ——实际上MBR可以通过扩展分区来绕过4个主分区的限制。
  
• Provides both a primary and backup partition table for redundancy.
  提供了primary和backup分区表，即冗余备份 ——对于MBR，如果第一个扇区这个MBR破坏了，那么可能硬盘就无法访问了。
  
• Uses version number and size fields for future expansion.
  支持以后的扩展
  
• Uses CRC32 fields for improved data integrity.
  通过CRC32来改价数据完整性
  
• Defines a GUID for uniquely identifying each partition.
  每个分区有一个唯一的GUID
  
• Uses a GUID and attributes to define partition content type.
  GUID和属性来定义分区的内容类型
  
• Each partition contains a 36 character human readable name.
  每个分区可以有个易读的名称
  

4. MBR

MBR分区的格式如下（规范的Chapter 5 - Table 13）：

其中PartitionRecord是4个MBR partition record的数组，每个partition record的结构如下（规范的Chapter 5 - Table 14）：

通过以上的两个表，注意到如下几个事实：

• 寻址空间是4个字节：StartingLBA & SizeInLBA，通常一个LBA即一个扇区512字节。所以寻址空间大致是512 * 2^32 = 2TB。如果硬盘空间大于2TB，那么采用MBR就不能把硬盘存储空间用完；
• 只有4个主分区，或者3个主分区+1个扩展分区：但扩展分区中可以有无限制个逻辑分区。对Windows经常装机的对这几个分区会很熟悉；
• MBR中的BootCode是BIOS自举之后加载的硬盘中的第一个数据，接下来才进入OS级别的调用。
  

MBR格式的磁盘布局如下（规范的图16)：

考虑到MBR分区的寻址空间的限制，及其他问题，引申出GPT分区。

5. GPT

对于GPT分区，首先注意一个事实就是：为了让其他OS能够识别硬盘，而采用了兼容MBR的设计策略。即GPT第一个LBA或扇区是称为protective MBR的分区，接下来从LBA1才是GPT的主要的内容。结构如下：

即：

• LBA0：protective MBR，兼容考虑；
• LBA1：Partition Table Header，即GPT分区表的表头，下面会给出Header的组成结构；
• LBA2开始是GPT的每个分区记录，规范称为Partition Entry，其个数仅受磁盘空间所限；
• LBAn：backup GPT Header放在磁盘的最后一个LBA；严格来讲，并不是一个LBA，因为Header部分占用一个LBA，另外的Partition Entries则会占用另外一些LBA空间。

规范的下面这个图形更加形象：

有了上面两个GPT分区结构图，再结合GPT Header和Partition Entry的结构体，就基本理解了GPT分区的情况。

5.1 GPT Header结构体

下面是规范的表17：

在这个表结构中，

• 有2个CRC32校验：一个是整个Header部分的校验，以及Partition Entries部分的校验。当任何一个分区变化的时候，第二个CRC需要更新，接下来第一个Header级别的CRC也需要更新；
• Header部分仅指定了partition entry的起始LBA、partition entry的个数、每个partition entry的大小；据此就可以通过寻址读取数据来计算partition entries部分的CRC32；
• 指出了backup GPT的LBA，即AlternateLBA；
• 所有LBA寻址都是8个字节，如MyLBA、AlternateLBA、FirstUsableLBA，等等其他的xxxLBA。假定每个扇区是512字节，那么GPT支持的硬盘空间大致就是512 * 2^64 = 8ZB

5.2 GPT Partition Entry

对应规范的表18.

6. 示例代码

• Windows：Windows上面读磁盘分区表
• Linux：待补充

7. 延伸阅读

• Windows的磁盘管理、文件系统等：http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa363978%28v=vs.85%29.aspx
• 分区类型，即MBR中的OSType：http://www.win.tue.nl/~aeb/partitions/partition_types.html

这篇关于GPT分区表的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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