GUID Partition Table (简体中文)

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翻译状态: 本文是英文页面 GUID_Partition_Table翻译,最后翻译时间:2015-02-27,点击这里可以查看翻译后英文页面的改动。

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表的结构布局的标准。它是统一可扩展固件接口标准的一部分,它使用全局唯一标识来标识设备。它是新一代分区表格式,用以解决 MBR 分区表的缺点,同时带来了一些优点。

关于 GUID 分区表

全局唯一标识分区表 (GPT) 使用 GUID (或在 Linux 世界里称为 UUID) 来定义分区,它的类型和它的名称。GPT 组成如下:

HDD 上的位置 用意
硬盘的第一个逻辑扇区或者第一个512B 保护分区 (Protective MBR) - 与一般 MBR 相同但是这个64B区域仅包含了一个类型为 0xEE 的主分区条目,它定义在整个硬盘上,或者大小为2TB的区域(如果硬盘超过2TB)。
硬盘的第二个逻辑扇区或者第二个512B 主 GPT 头 - 包含唯一硬盘 GUID, 主分区表的位置,分区表的可能条目数,它本身和主分区表的 CRC32 校验值,第二(或备份) GPT 头的位置
硬盘的第二个逻辑扇区之后的16 KB (默认) 主 GPT 表 - 128个分区条目(默认,可以更高),每个包含大小为128B的条目(因此128个分区共占16KB)。扇区数存储为64位的 LBA 值,每个分区有一个分区类型 GUID 和一个唯一分区 GUID.
硬盘最后一个扇区前的16 KB (默认) 第二 GPT 表 - 与主表完全相同,主要用于主表损坏时的修复。
硬盘最后一个逻辑扇区或者最后一个512B 第二 GPT 头 - 包含唯一硬盘 GUID, 第二分区表的位置,分区表的可能条目数,它本身和第二分区表的 CRC32 校验值,主 GPT 头的位置。这个头用于当主头损坏时恢复 GPT 信息。

GPT 的优点

  1. 使用 GUID (UUID) 来表明分区类型 - 无冲突。
  2. 为每个分区提供了一个唯一硬盘 GUID 和一个唯一分区 GUID - 一个好的不依赖文件系统的引用分区和硬盘的方式。
  3. 任意分区数 - 取决于给分区表分配的空间 - 不需要扩展和逻辑分区。GPT ,默认包含了定义128个分区的空间。当用户想要更多分区时,他可以给分区表分配更多空间 (目前只有 gdisk 支持这一特性)。
  4. 使用64位 LBA 存储扇区数 - 最大硬盘可寻址大小为 2 ZB. MBR 仅能支持最大 2 TiB 的磁盘。
  5. 存储了备份头和分区表可于主要部分损坏时进行急救。
  6. CRC32 校验值用于检测头和分区表的错误与损坏。

内核支持

内核配置选项 CONFIG_EFI_PARTITION 启用了内核级 GPT 支持 (忽略它的名称 EFI PARTITION). 这个选项必须是内建在内核中并且不能编译为可加载模块。就算 GPT 硬盘仅用来存储数据而不是启动盘,也要打开这个选项。在 Arch [core] 源中的 linuxlinux-lts的默认打开了这个选项。自定义内核可通过 CONFIG_EFI_PARTITION=y 开启这个选项。

引导器支持

UEFI 系统

因为 GPT 是 UEFI 标准的一部分,因此所有 UEFI 引导器都支持 GPT 硬盘,并是从 UEFI 启动的强制要求。更多信息见 Boot loaders.

BIOS 系统

尽管理论上 GPT 支持 BIOS 系统,但有时会无效甚至完全不兼容。技术上 BIOS 假设为只执行 MBR 上的代码,因此,保住了不同的分区方案的可能性。然而 BIOS 可能会执行其他的检查比如: 检查 MBR 完整性,甚至可能是对整个 MBR 分区表(尽管通常只是第一个分区)。如果在这种情况下,下面列出了一些该问题的解决方案。

警告: 对于 Windows 来说,不支持从 BIOS/GPT 分区方案启动。如果你已安装 Windows 在 BIOS/MBR 分区方案上,不要 转换驱动器到 GPT! 如果完成, Windows 会启动失败 - 与启动 Windows 的引导器无关。我们可以在 UEFI 模式里安装 Windows 或者使用 UEFI bootloader (它使用 GPT), 或者还原/安装 Windows 到 BIOS/GPT 混合 MBR (见分区成例).

支持 GPT/BIOS 分区方案的引导器:

解决方案

有一些从 BIOS/GPT 分区方案启动的解决办法,然而尝试这些之前尝试以引导器标准程序从 BIOS/GPT 启动。如果无效,这些可能帮到你。(完整版阅读 这个):

  • 在保护分区上设置 boot 参数 (类型为 0xEE). 可由 parted /dev/sdXdisk_toggle pmbr_bootsgdisk /dev/sdX --attributes=1:set:2 完成。
  • 确认没有 EFI 系统分区。
  • 创建混合 MBR. 这个是寻求可用 MBR 分区的 BIOS 所需要的 (见下面的例子)。
  • 重新计算保护分区中的 CHS (Cylinder/Head/Sector) 值。GPT 不需要这些值但是保护分区可能需要它们来校准以为测试它们的 BIOS 工作。
  • 有可用 MBR 表的第二块硬盘意味着有可执行保护分区上代码的 BIOS.
  • 自2011年以来,许多计算机如果 BIOS 选项支持的话可以从 EFI 启动。

分区工具

fdisk 和 gdisk

参考 fdisk

GNU Parted

GNU Parted 是创建和处理分区表的工具,可以使用交互模式或者作为 GParted 图形程序的后端. 同时支持 GPT 和 MBR.

It supports GPT as well as MBR.

分区成例

gdisk basic

# gdisk /dev/sdX
o  # create new empty GUID partition table
n  # partition 1 [enter], from beginning [enter], to 100GiB [+100GiB], linux fs type [enter]
n  # partition 2 [enter], from beginning [enter], to 108GiB [+8GiB],   linux swap    [8200]
w  # write table to disk and exit

gdisk basic (以及混合 MBR)

提示: 使用 MB, GB 来对齐 2048 扇区。
# gdisk /dev/sdX
o  # create new empty GUID partition table
n  # partition 1 [enter], from beginning [enter], to 100GiB [+100GiB], linux fs type [enter]
n  # partition 2 [enter], from beginning [enter], to 108GiB [+8GiB],   linux swap    [8200]
n  # partition 3 [enter], from beginning [enter],           [+1MiB],   linux fs type [enter]
r  # recovery/transformation menu
h  # make hybrid mbr
3  # add partition 3 to hybrid mbr
Place EFI GPT (0xEE) partition first in MBR (good for GRUB)? (Y/N): N
Enter an MBR hex code (default 83): [enter]
Set the bootable flag? (Y/N): Y
Unused partition space(s) found. Use one to protect more partitions? (Y/N): N
w  # write table to disk and exit

parted basic (通过命令行选项)

parted --script /dev/sda mklabel gpt
parted --script --align optimal /dev/sda mkpart primary ext4 0% -8GiB mkpart primary linux-swap -8GiB 100%

sgdisk basic (自动搜寻)

得到硬盘空间 (disk space) 和交换空间 (swap space) 的值,然后设置根分区 (root partition) 空间。

  • 硬盘空间'下舍入'到最近的MB数值,头 GPT 元数据被扣除 (1 MB).
  • 交换空间'上舍入'到基于内存大小的MB数值。
diskspace=$(( $(grep sda$ /proc/partitions | awk '{print $3}') * 2 / 2048 - 1 ))
swapspace=$(( $(head -n1 /proc/meminfo | awk '{print $2}') / 1024 + 1 ))
rootspace=$(( $diskspace - $swapspace ))

运行这个 (这只是测试用模拟运行,删掉 --pretend 来写入分区表):

sgdisk --clear --new 1:0:+${rootspace}MiB --new 2:0:+${swapspace}MiB --typecode 2:8200 --pretend --print /dev/sda

另见

  1. Wikipedia's Page on GPT and MBR
  2. Homepage of Rod Smith's GPT fdisk tool and its Sourceforge.net Project page - gptfdisk
  3. Rod Smith's page on What's a GPT? Converting MBR to GPT and Booting OSes from GPT
  4. Rod Smith's page on the New Partition Type GUID for Linux data partitions
  5. System Rescue CD's page on GPT
  6. Wikipedia page on BIOS Boot Partition
  7. Make the most of large drives with GPT and Linux - IBM Developer Works
  8. Microsoft's Windows and GPT FAQ
  9. Fedora developer discussion on BIOS/GPT configuration