硬盘MBR和GPT分区详解.docx

1、硬盘MBR和GPT分区详解硬盘MBR和GPT分区详解马达OillMrKr 亠电子燼路目前磁盘分区有两种形式：GPT分区和MB盼区。MBF相比而言比较常见，大多数 磁盘都是采用这种分区形式。MBF分区和GPT分区的区别在于：MBR最多只支持4个主 分区，GPT能够支持128个主分区。然而GPT分区形式在重装系统需要主板的 EFI支持, 所以导致出现上面的这种情况。因此解决的办法就是将分区形式转换为 MBR分区形式。但是在转换之前必须要做好数据备份，将磁盘里重要的东西全部拷出来，因为只有整个 磁盘全部为空时，才能够进行转换。传统的分区方案（称为MBR分区方案）是将分区信息保存到磁盘的第一个扇区（M

2、BR 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MBRS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。GPT1盘是指使用 GUID分区表的磁盘，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。MBR的全称是 Maste

3、r Boot Record （主引导记录），MBF早在1983年IBM PC DOS 2.0中就已经提出。之所以叫“主引导记录”，是因为它是存在于驱动 器开始部分的一个特殊的启动扇区。这个扇区包含了已安装的操作系统的启动加载器和 驱动器的逻辑分区信息。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 MBF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tableTjV Partition W 巧Parti bons wichin an ax tendI I

4、I-Partition 1 _ rlition 2I I IPtirlibon 3 (Exiri(JedPartition table 区（DPT分区表），占64个字节；第三部分是 Magic number，占2 个字节。MBF扇区代码Offset012345&789ABCDEF诂问 1000000000033co8EDOBC007CFB500750IFFCBEIB7C誠屑.鷗F.l0000000010BFIBoe5057B95501F3A4CBBDBE07Bl04?. PW瑰.螭私沔0000000020386E007C09751383C510E2F4CD188Bynan. Lu.柞?蟆000

5、0000030S3C610497419332C74A0B507E407SB0000000040roACsc00为FCBB0700明0ECD10EEF28800000000504E10E84600?32AFE4610SO7E040B740BN.鐵-討悻. t.0000000060so7E04oc%05A0E60775D230旺0206S3七彳由.u禰F0000000070460806835t0A00ES21007305AOBG07EBF悟乩屜.e0000000080BCSI3EFE7D55M740B807E1000池C8A0前励瞬二滇0000000090&707EBA98BFCIE578BF5C

6、BBF0E008A同w螟赴契vOOOOOOOOAO00网08CD1372238ACl243F983ADESAFC？?T谶J磁适孔00000000B043F7E38BDI86D6Bl06D2EE42F7E23956c縻無嗨月翌e庵gwOOOOOOOOCO捲77237205394608731CB80102BB00K.讷“ 9F. s. ?. ? 1. |0000000000SB4E028B5600CD1373514F744E32E48A嫌-竭sQ0tN2鉢&OOOOOOOOEO56OOCD13EBE48A560060BBAA55B441CD电瀬獎华咂IOOOOOOOOFO13723681FB55A

7、A7530Cl0142B6160-工血1旗0隽.t+a0000000100厲00GA00RP7G0AFF7503GA0062007C6Aj- j- v. v. j.ll.0000000110016A10B142SB网CD136161730E4F74OB.j.磐ffiJaas.Ot.000000012032E4SA5600CD13EBD661F9C349GE76ei2$V_。胫白 Invaa0000000130&C69642Q7061吃7469为696F6E207461lid partition ta0000000140&26C650045?2726F72206C6F6164696Eble.Er

8、ror 1oadin0000000150说20GF7065726174696E672073他7374呂 operating syst0000000160隔6D004D697373旳6E67206F7067261em_ Missing opera00000001707469GE6720737973西656D0000000000ting syst sir +000000018000000000000000000000000000000000ooooooono000000000000000000000000000000004 熾孔豊找码.00000001A0000000000000000000000

9、00000000000OOOOOOOIBO00000000002CQ46333Bl33Bl00008001 Bc3?.,OOOOOOOICO000000010001Cl007C07OFFEFEPF 丽7BFF3F?C00AS00DA00003D45A88FDA IE00oc0000000000000001E000000000000D00000000000000000000二审H為数it朮二OOOOOOOIFO00000000000000% 2000000000055AA在DPT共64个字节中，以16个字节为分区表项单位描述一个分区的属性。也就是说，第一个分区 表项描述一个分区的属性，一般为基本

10、分区。第 二个分区表项描述除基本分区外的其余空间，一般而言，就是我们所说的扩展分区。这部分的大体说明见表 1。| 表1图2分匡表第一宇段 - _宇节怪移宇段廉度值字段茗却定史OtKO 1BEBYTE0s80弓 i#rr(BootIndicator)扌旨明该井IS是否是活 动盛teulBF8YTE 1开怕磁头(St a.rt ing Head.)0x01CD6ftOkUI开(Starting Sector)只用 了旷血 后面的两傥(第6位和第T 位)被开贻柱而宇段所傥fflOtzOlCl10ft0x00开始柱面(Starting Cylinder) 除了开始扇医宇段的最后两位外，还 使用了 1垃

11、耒组成佼柱面值*开贻柱 面是一牛1 Mt數量大值)1023Ote01C2BYTEOkOT系统ID (System ID)定义了分区的 类型，详细定义，请参fit图Q0x01C3BYTEOkFE(Ending Head)otsdicqOkFF结東扇区.EruliTig Sector) 只使用了旷5也 堤后两住K第乩T位) 被结東桂面宇段斯僮用0x0 ICE1O&OxTB结東柱面(Ending Cylinder)除了 绪束扇区宇段最后的两位外，还使用 了 1位，以组成该柱面值口结束柱面 是一吓1讯立的数，最拘1为1瞪3OsOlCGDVOEDOx00DO003F相对(Relative Sectors

12、) 从该蛊盘的开胎到该分区的开始的位 務量，球扁区来计算OxCl匚ADWORDOxOQDAAEJD总扇反数(Tot al Sectors)该井区 中的扇匡总数DPT代码分析注：上表中的超过1字节的数据都以实际数据显示，就是按高位到地位的方式显示。存储时是按 低位到高位存储的。两者表现不同，请仔细看清楚。以后出现的表， 图均同。也可以在win hex中看到这些参数的意义:惡laslL ex-Boot Ee cotA 基iEtlOS越呈-0Offsel标题数值0鴨椁Master bootstrap loader cvde |33 CO 8E DO BC 00 兀 FBParti ti onTabl

13、e Entry #11BESO = active partition逢闻騎压ti姦60叭斥谯E艇*非1BFSturt te*d 脅耐曼1ICOStart sector W1ICOStart cylinder01C2periting system indicator Qim071C3End魚屛 曲髯（ft坐2541CEnd sector 姑隹幕E631C4End cylindsr 會桂祈6911C6Sectors precediiKg parti.ti on 1IELength of idem 1 in, sectoirH329917水料氐的常总輕粘Partx tionTable Entry #

14、21CTE80 = active partition001CFStart hmi0100Start sector1IDOStart cylinder692102Operating syslemi indicator (h町tOF103End hed541D4End sector631D4End cylinder1023IMSectors preceding parti ti on 2143299IDALength of pirtition 2 in iscltor220106565Parti ti onTablie Entry #3im OM80 s active partition00IDT

15、 tHStart head0iso 2MStart sector01E0 2MSturt cylinder01E2 MOperating system indicator (h色疋001E3End he&d01E4 fcttEnd ictor01E4 6MEnd cylinderu1E6Sectors precediiKg partiti on 30ieaCHLength of purtit.ioTi 3 in sector0Farti ti oxiTable Entry #41EE60 = active prtilien001EFStart Lea.d01F0Start sgetor01F0

16、Start cylinder01F2Operating system indi cater Qisjc001F3End he=&d01F4End sector01F4End cylinderD1F6Sectors precedirtg partition 40说明： 每个分区表项占用16个字节，假定偏移地址从 0开始。如图3的分区表项3。分区表项4同分区表项3。1、 0H偏移为活动分区是否标志，只能选 00H和80H。80H为活动，00H为非活动。其余值对 microsoft 而言为非法值。2、 重新说明一下（这个非常重要）：大于1个字节的数被以低字节在前的存储格式格式 （little en

17、dian format）或称反字节顺序保存下来。低字节在前的格式是一种保存数的方法，这样，最低位的字节最先出现在十六进制数符号中。例如，相对扇区数字段的值 0x3F000000的低字节在前表示为0X0000003F。这个低字节在前的格式数的十进制数为 63。3、 系统在分区时，各分区都不允许跨柱面，即均以柱面为单位，这就是通常所说的分区粒度。有时候我们分区是输入分区的大小为 7000M,分出来却是6997M,就是这个原因。 偏移2H和偏移6H的扇区和柱面参数中，扇区占6位（bit），柱面占10位（bit），以偏移6H为例，其低6位用作扇 区数的二进制表示。其高两位做柱 面数10位中的高两位，偏

18、移 7H组成的8位做柱面数10位中的低8位。由此可知，实际上用这种方式表示的分区容量是有限的， 柱面和磁头从0开始编号，扇区 从1开始编号,所以最多只能表示 1024个柱面X 63个扇区X 256个磁头X 512byte=8455716864byte。即通常的8.4GB（实际上 应该是7.8GB左右）限制。实际上磁头数通常只用到 255个（由汇编语言的寻址寄存器决定）,即使把这3个字节按线性寻址，依然力不从心。在后来的操作系统中，超过8.4GB 的分区其实已经不通过 C/H/S的方式寻址了。而是通过偏移 CH-偏移FH共4个字节32位线性扇区地址来表示分区所 占用的扇区总数。可知通过 4个字节

19、可以表示 2A32个扇区，即2TB=2048GB目前对于大多数计算机而言，这已经是个天文数字了。在未超过 8.4GB的分区上，C/H/S的表示方法和线性扇区的表示方法所表示的分区大小是一致的。也就是说，两种表示方法是协调的。即使不协 调，也以线性寻址为 准。（可能在某些系统中会提示出错 ）。超过8.4GB的分区结束C/H/S 一般填充为FEH FFH FFH即C/H/S所能表示的最大值。有时候也会用柱面对 1024的模来填充。不过这几个字节是什么其实都无关紧要了。虽然现在的系统均采用线性寻址的方式来处理分区的大小。但不可跨柱面的原则依然没变。本分区的扇区总数加上与前一分区之间的保留扇区数目依然

20、必 须是柱面容量的整数倍。（保留扇区中的第一个扇区就是存放分区表的 MBR或虚拟MBR勺扇区，分区的扇区总数在线性表示方式上是不计入保留扇区的。如果是 第一个分区，保留扇区是本分区前的所有扇区。附：分区表类型标志如图 400空.mocrosofl不允许使川护63 GW HURD or Sys01 FAT3264 Novl1 Netware02 XENIX root65 Novell Netware()3 XENIX usr70 Disk Secure Mut01 FAT16 32M75 PC/1X05 Extended80 Old Minix06 FAT1681 Minix/Old Linux

21、07 HPFS/NTFS82 Linux swap08 All83 Linux09 AIX bootable84 OS/2 hidden C:0A OS/2 Boel Mmuge85 Linux Ktendtid0B V1H9S FAT328C NITS vojuroe sei0C Win95 FAT3287 NTFS vclumti set0E Win95 FAT1693 AnfJtbaOF Win95 Extended 08GB)94 Anuba BBTI0 OPUSA(l IBM Thinkpad hidden11 Hidden FAT12A5 BSD/38612 Compaq difi

22、gnostAfi 0pn BSD16 HiddenFAT16AT NextSTEP14 Hidden FAT1632GBB7 BSDI fs17 Hidden HPFS/NTFSB8 BSD!18 AST Windows swapBE Solaris boolIB Hidden FAT32partition1C Hidden FAT32 partitionCO M-D0S/Novell DOS(using LBA-modysHcured par Li lionINT 13 extensions)Cl DHIXS/secIE Hidden LBA VFAT parti lienC4 DRDOS/

23、sec24 NEC DOSC6 DKIXK/sec3C Partition MagicC7 Syrinx40 Venix H0286DB CP/N/CTOS41 PPC PreP BootEl DOS access42 SFSE3 DOS R/04D QNX4. xE4 Speedstor4E QNX4. x 2nd partEB BeOS fs4F QNX4. x 3rd partFl SpedStor50 Ontrack DMF2 DOS 3*3* secondary51 Ontrack DM6 Auxparti Liun52 CPZMF4 SpetdSror53 oNtRACK DM6

24、AuxFE LAN step54 OnTrack DM6FF BBT分区畑标志:55EZ-Drive56Golden Bev5C Priam EdLsk61 Speed Stcr3.2扩展分区扩展分区中的每个逻辑驱动器都存在一个类似于 MBR的扩展引导记录(Extended Boot Record,EBR)，也有人称之为虚拟 mbr或扩展mbr，意思是一样的。扩展引导记录包括一个扩展分区表和该 扇区的标签。扩展引导记录将记录只包含扩展分区中每个 逻辑驱动器的第一个柱面的第一面的信息。一个逻辑驱动器中的引导扇区一般位于相对扇区 32或63。但是，如果磁盘上没有扩展分区，那么就不会有扩展引导记 录

25、和逻辑驱动器。第一个逻辑驱动器的扩展分区表中的第一项指向它自身的引导扇区。第二项指向下一个逻辑驱动器的 EBR如果不存在进一步的逻辑驱动器，第 二项就不会使用，而且被记录成一系列零。如果有附加的逻辑驱动器，那么第二个逻辑驱动器的扩展分区表 的第一项会指向它本身的引导扇区。 第二个逻辑驱动器的 扩展分区表的第二项指向下一个逻辑驱动器的EBR扩展分区表的第三项和第四项永远都不会被使用。逻辑砸动器-逻辑駆隣畫I 主引勰录1r第1券区表顶1第2分区表项r第$分区却1第斗分区表頂1 引导島区引耳喘区1.扩0x$5AAL 引9扇医1I. (H55AA| 弓焊扃匡|基本分区2! !基本分区3! !茏益分区1

26、i引录i引录i通过一幅4分区的磁盘结构图可以看到磁盘的大致组织形式。如图 5图$ 亍4付区的貳本破盘关于扩展分区，如图 6所示，扩展分区中逻辑驱动器的扩展引导记录是一个连接表。该图显示了一个扩展分区上的三个逻辑驱动器， 说明了前面的逻辑驱动器和最后 一个逻辑驱动器之间在扩展分区表中的差异。分区盍希接阁于除了扩展分区上最后一个逻辑驱动器外， 表2中所描述的扩展分区表的格式在每个逻辑驱动器中都是重复的：第一个项标识了逻辑驱动器本身的引导扇区， 第二个项 标识了下一个逻辑驱动器的EBR最后一个逻辑驱动器的扩展分区表只会列出它本身的分区项。 最后一个扩展分区表的第二个项到第四个项被使用。却扩展分区表顶的內容扩展分医表顶1 毎盧表项的内容第一吓项包括数据的开贻地址在內的与扩展分区中当前逻辑驱 动議有关的信息第二吓烦有关旷屣仆氐中的下一吓逻塾瞞器的僧息，包括包 會下一个逻辑驱动器的EER的扇区的她址。如