linux 笔记 / 1.磁盘分区

本文的内容并不特定于 linux,只是作为后续学习的一个基础。

一块磁盘需要分区后才能被操作系统使用,那么分区具体是什么样的呢?
目前两种最主流的分区格式是 MBR(Master Boot Record) 和 GPT(GUID Partition Table)。下面这张表说明了两种分区格式的主要特点。

分区分区数量最大分区容量始于固件支持
MBR4个主分区+扩展分区2TiB1983BIOS
GPT128个主分区512B扇区磁盘8ZiB
4KB扇区磁盘64ZiB
20世纪90年代后期UEFI

在创建特定的分区后会在磁盘上写入分区表信息,其中 MBR 分区表的长度为512字节,从磁盘的0柱面,0磁头,1扇区开始写入。在这512字节的数据中,前446字节为引导程序代码,之后的64字节即为MBR的分区信息,最后还有两位结束标志(55AA)。具体可参考下面两张图,一张为MBR位于磁盘位置示意,另一张为MBR数据结构图。

磁盘数据结构示意
MBR数据结构

在介绍 GPT 格式之前先介绍 LBA 概念,磁盘的一个扇区为512字节,现在由于 4K 扇区磁盘的出现,所以引入逻辑区块地址(LBA, Logical Block Address)概念, LBA 在一般磁盘是 512字节,在 4K 磁盘上就是 4K。
GPT 使用34个LBA来记录信息,其中的第一部分 LAB0 为 Protectiv MBR, 这块区域是为了提供最基本的向后兼容 ,不至于在旧系统上让系统认为这块磁盘还未被分区,以减少意外删除。
之后的LAB1称为 Primary GPT Header,它保存了磁盘以及分区表的信息。之后的 LBA2~LAB34 都用于保存分区表,每个LBA 可保存四个分区信息,总共可保存128个分区的信息。

GPT 分区信息格式
Primary GPT Header 数据结构

对于GPT分区信息相对于 MBR 有一点比较特殊,GPT 分区会在磁盘的尾部,即 LBA-1 至 LBA-34 备份一份 GPT 分区信息以提高分区信息的完整性和健壮性。

GPT 分区信息的 bootloader code 并不是保存在分区信息中的,对于作为启动盘的 GPT 磁盘会有一个专门的 EFI 分区来保存启动程序。

除了 MBR 和 GPT,还有一些历史上的或者并不常见的分区格式,有兴趣的可参考下图再深入研究。

参考资料:
MBR VS GPT | What’s the Difference and Which Is Better – EaseUS
GUID Partition Table – Wikipedia
Where is the bootloader located in GPT-based drives? – Quora

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用 * 标注