通过 GPT 和 Linux 充分利用大型磁盘驱动器

磁盘发展太快了，这几天身边的同事买了一个移动硬盘，1TB，￥500。真是又大又便宜啊。但是，新的问题也来了，这个容量已经很接近主引导记录 (MBR) 分区模式的最大值，上限2.2TB了。

技术需要更新，知识也需要更新了。

在网上查到一篇关于这个问题的文章，转引部分：

“在开始寻找您的硬盘分区模式替代方法之前，最好回顾一下迫使这种变化出现的限制。理解这些限制（和克服这些限制的建议工具）将使您能够对应该以多快的速度从主引导记录 (MBR) 跳到 GUID Partition Table (GPT) 做出判断。如果新磁盘采购任务迫在眉睫并且您正在考虑采用 GPT，那么这一点尤为重要。即使在较小的磁盘上，GPT 也比 MBR 更有优势，但是您必须平衡这种优势与现实转换遇到的困难。

理解MBR的限制

MBR 分区系统是一个数据结构补丁的大杂烩，用于克服早期的限制。MBR 自身完全驻留在一个硬盘的第一个扇区（512 字节）上。MBR 的前 400 个字节专门用于存储代码：引导装载程序 (boot loader)。计算机引导时，基本输入/输出系统 (BIOS) 读取并执行这段代码。

在这个代码区域之后，MBR 将数据存储在大约 4 个分区上，这些分区称为主分区。每个分区采用两种方法进行描述：“柱面/磁头/扇区 (CHS)” 标记法和 “逻辑块寻址 (LBA)” 标记法。今天，CHS 标记法几乎成为了老古董，因为它是一个 24 位的数字。这意味着它只限于描述 8GB 大小的磁盘区域。假设一个扇区大小为 512 字节，32 位的 LBA 值支持 2TiB 大小。但是这个 2TiB 上限不太容易突破；因为在 MBR 中没有留下任何未分配的字段，可用于向 LBA 地址添加更多位。

除了这个可见的 2TiB 问题之外，MBR 还有其他困难。主要的困难是 4 个主分区的限制。要克服这个限制，其可能的方法是将一个主分区放到一边，作为一个占位符（称为扩展分区），用于容纳任意数量的附加分区（称为逻辑分区）。然而，这是一种笨拙的权宜之计，会导致一些问题。比如，安装多个操作系统时，如果过多的操作系统要求自身拥有过多的主分区，就会出现困难。

MBR 还有数据完整性问题。它是一个单一数据结构，容易受到误操作和磁盘故障的损坏。另外，由于逻辑分区以一种链接表结构定义，如果一个逻辑分区损坏，就会阻止对其余逻辑分区的访问。这些数据结构都没有任何形式的错误探测功能，因此，损坏很难定位。

GPT的解决方案

GPT 定义是 Intel® 为一个 BIOS 替换创建的 Extensible Firmware Interface (EFI) 规范的一部分（参阅 参考资料 获取更多信息的链接）。尽管 GPT 是旨在替代今天大多数计算机上的旧 BIOS 标准的一部分，将 GPT 用在基于 BIOS 的系统上还是有可能的。但是，如果您的计算机已经使用 EFI，这一事实则是采用 GPT 的另一个理由。无论您的计算机使用旧 BIOS 还是 EFI，GPT 都将修复 MBR 的许多限制：

• GPT 只使用 LBA，因此，CHS 问题就不复存在。
• 磁盘指针的大小为 64 位，假设 512 字节扇区，这意味着 GPT 可以处理的磁盘大小最高达 512 x 2⁶⁴ 字节（8 zebibytes，即 86 亿 TiB）。
• GPT 数据结构在磁盘上存储两次：开始和结束各一次。在因事故或坏扇区导致损坏的情况下，这种重复提高了成功恢复的几率。
• 循环冗余检验 (CRC) 值针对关键数据结构而计算，提高了数据崩溃的检测几率。
• GPT 将所有分区存储在单个分区表中（带有备份），因此扩展分区或逻辑分区没有存在的必要。GPT 默认支持 128 个分区，当然您也可以更改分区表的大小，如果您的分区软件支持这种更改的话。
• 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。
• GPT 支持存储人类可读的分区名称。您可以使用这个字段来命名您的 Linux® /home、/usr、/var 和其他分区，以便它们在分区软件中更容易识别。

磁盘的第一个扇区专用于一个保护性 MBR，它是一个法定 MBR 数据结构，它定义一个单一分区类型 0xEE (EFI GPT)。在低于 2TiB 磁盘上，这个分区将扩展到整个磁盘；在更大的磁盘上，它的大小应为 2TiB。这个想法的目的是保护 GPT 磁盘免受不支持 GPT 的磁盘工具损坏。如果这类工具检查磁盘，它们将把磁盘视为没有空闲空间的 MBR 磁盘。（有的磁盘工具能够创建一个混合 MBR，除 EFI GPT 分区外，这个混合 MBR 将最多定义三个 MBR 分区。这个想法的目的是使一个不支持 GPT 的操作系统，比如，Windows® 的大多数预览版 Windows Vista®，与 GPT 分区在一个磁盘上共存。然而，这个配置显然是非标准的，杂乱的）。

由于 GPT 包含了一个保护性 MBR，一台基于 BIOS 的计算机可以使用存储在这个保护性 MBR 的代码区域的引导装载程序从一个 GPT 磁盘引导，但这个引导装载程序和操作系统必须都支持 GPT。（不过，一些有缺陷的 BIOS 无法从 GPT 磁盘引导。）EFI 包含自己的引导装载程序，因此您可以在一个基于 EFI 的系统上从一个 GPT 磁盘引导。

GPT 的主要问题是兼容性：低级别磁盘工具和操作系统必须全部支持 GPT。这种支持对 Linux 相当普遍，尽管您可能需要处理一些细节，并针对低级别磁盘维护更换您使用的部分工具。如果您要多重引导一台计算机，您必须检查所有操作系统的 GPT 支持。

如果您管理许多 Linux 系统，或者如果您打算在不久的将来添加一个超过 2TiB 的磁盘，您可能要考虑采用 GPT 进行一个安装测试。在完全必要时才进行安装测试可以使您事先对 GPT 的特性有关身体验，并了解一些支持 GPT 的 Linux 实用工具的奇怪行为。

利用 MBR 和 GPT 磁盘的组合来运行一个系统，这是有可能实现的。例如，您可以从 MBR 磁盘引导，但仍然使用 GPT 作为数据磁盘。这样的配置对基于 BIOS 的系统上的 Windows 是最有用的，因为 Windows 无法使用 BIOS 从 GPT 启动，但 Windows Vista 和更高版本的 Microsoft 操作系统可以使用 GPT 数据磁盘。

。。。”

完整的文章内容，请参考：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-gpt/index.html