linux 如何使用大于2T的块设备

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Linux在内核中选择支持Large Block Device时，是可以使用大于2T的块设备的。但是当使用Fdisk来查看这个块设备时，却发现最大只能显示出来2T的空间，而且使用其他的分区工具时也很难使用大于2T的块设备。

Fdisk所使用的分区表为MBR，Master Boot Record，即主引导记录。他是不属于任何一个操作系统，也不能用操作系统提供的磁盘操作命令来读取它。硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区，Fdisk将会写512个字节的记录在此，即MBR记录。启动过程详见How It Works ： Master Boot Record （MBR)，http://cang.baidu.com/lis/snap/2a0542a949b8e3b8ba4fb147.html。

MBR的组成

一个扇区的硬盘主引导记录MBR由4个部分组成：

1. 主引导程序（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。

2. 出错信息数据区，偏移地址0089H--00E1H为出错信息，00E2H—01BDH全为0字节。

3. 分区表（DPT,Disk Partition Table）含4个分区项，偏移地址01BEH—01FDH,每个分区表项长16个字节，共64字节为分区项1、分区项2、分区项3、分区项4。

4. 结束标志字，偏移地址01FE—01FF的2个字节值为结束标志55AA,如果该标志错误系统就不能启动。

MBR的组成结构图：

0000-0088	Master Boot Record 主引导程序	主引导程序
0089-01BD	出错信息数据区	数据区
01BE-01CD	分区项1（16字节）	分区表
01CE-01DD	分区项2（16字节）
01DE-01ED	分区项3（16字节）
01EE-01FD	分区项4（16字节）
01FE	55	结束标志
01FF	AA

MBR中的分区信息结构

占用512个字节的MBR中，偏移地址01BEH--01FDH的64个字节，为4个分区项内容（分区信息表）。它是由磁盘介质类型及用户在使用 FDISK定义分区说确定的。在实际应用中，FDISK对一个磁盘划分的主分区可少于4个，但最多不超过4个。每个分区表的项目是16个字节，其内容含义如下所示。

分区项表（16字节）内容及含义

存贮字节位	内容及含义
第1字节	引导标志。若值为80H表示活动分区，若值为00H表示非活动分区。
第2、3、4字节	本分区的起始磁头号、扇区号、柱面号。其中： 磁头号——第2字节； 扇区号——第3字节的低6位； 柱面号——为第3字节高2位+第4字节8位。
第5字节	分区类型符。 00H——表示该分区未用（即没有指定）； 06H——FAT16基本分区； 0BH——FAT32基本分区； 05H——扩展分区； 07H——NTFS分区； 0FH——（LBA模式）扩展分区（83H为Linux分区等）。
第6、7、8字节	本分区的结束磁头号、扇区号、柱面号。其中： 磁头号——第6字节； 扇区号——第7字节的低6位； 柱面号——第7字节的高2位+第8字节。
第9、10、11、12字节	本分区之前已用了的扇区数。
第13、14、15、16字节	本分区的总扇区数。

从上述来看，在使用MBR时，最大的分区数据为4个。从分区信息表的结构组成可以看到，一个分区的总扇区数是由4个字节来代表的，那么他所包含的最大扇区为2^(4*8)个，每个扇区为512字节，即每个分区包含的最大字节数为(2^32)*2^9=2^41 bytes，即2T。

其实这个限制在Fdisk和Parted等分区工具在定义磁盘的结构体时，也可以非常容易的看到。

fdisk: /* * per partition table entry data * * The four primary partitions have the same sectorbuffer (MBRbuffer) * and have NULL ext_pointer. * Each logical partition table entry has two pointers, one for the * partition and one link to the next one. */ struct pte { struct partition *part_table; /* points into sectorbuffer */ struct partition *ext_pointer; /* points into sectorbuffer */ char changed; /* boolean */ unsigned int offset; /* disk sector number */ <--限制在这里 char *sectorbuffer; /* disk sector contents */ } ptes[MAXIMUM_PARTS]; parted: /* ripped from Linux source */ struct _DosRawPartition { uint8_t boot_ind; /* 00: 0x80 - active */ RawCHS chs_start; /* 01: */ uint8_t type; /* 04: partition type */ RawCHS chs_end; /* 05: */ uint32_t start; /* 08: starting sector counting from 0 */ <--限制 uint32_t length; /* 0c: nr of sectors in partition */ <--限制 } __attribute__((packed));

由上可见，如果使用fdisk来分区的话，是不可能使用到大于2T的块设备的。这里，就要引入GPT的概念。

在EFI规范中，一种突破传统MBR磁盘分区结构限制的GUID磁盘分区系统(GPT)被引入。GUID 分区表 (GPT)是一种由基于 Itanium 计算机中的可扩展固件接口 (EFI) 使用的磁盘分区架构。与主启动记录 (MBR) 分区方法相比，GPT 具有更多的优点，因为它允许每个磁盘有多达 128 个分区，支持高达 18 EB字节的卷大小，允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余，还支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID)。

与支持最大卷为 2 TB (terabytes) 并且每个磁盘最多有 4 个主分区（或 3 个主分区，1 个扩展分区和无限制的逻辑驱动器）的主启动记录 (MBR) 磁盘分区的样式相比，GUID 分区表 (GPT) 磁盘分区样式支持最大卷为 18 EB (exabytes) 并且每磁盘最多有 128 个分区。与 MBR 分区的磁盘不同，至关重要的平台操作数据位于分区，而不是位于非分区或隐藏扇区。另外，GPT 分区磁盘有多余的主要及备份分区表来提高分区数据结构的完整性。

下面说一下如何使用GPT分区表。首先要在内核(需要64位的)中加入对EFI的支持(一般默认都加了)，然后使用parted即可。

例：

parted /dev/cciss/c0d1 mklabel gpt /*使用gpt分区表*/ mkpart primary 0 7143487.601 quit

这样就把/dev/cciss/c0d1使用gpt分区表，并且建立一个分区，分区大小约为7T。然后使用mkfs对/dev/cciss/c0d1p1进行创建文件系统就可以使用了。

上述是针对Linux操作系统来做的相关操作，其实在其他系统上都是相似的，只要改变块设备的分区表类型为GPT即可使用超过2T的块设备了。