linux mbr gpt 区别,MBR、GPT的结构和区别

本章学习内容

——–介绍MBR、GPT

——–不同的启动流程

——–分区结构

——–分区差异

——–磁盘管理方式

一、介绍MBR、GPT

MBR(Master Boot Record)主引导记录和GUID(GUID Partition Table,简写为GPT)全局唯一标识分区列表是磁盘的俩种的分区方式,它们各自占据了从磁盘的0磁道0扇区开始的不同的字节数大小,这俩种不同分区方式也决定了磁盘的各种特性,是计算机启动之前最先加载的程序。

二、启动流程

既然谈到了了磁盘的分区方式,我想这里很有必要介绍一下与之对应的启动方式。对于Legacy BIOS+MBR和UEFI BIOS+GPT这俩种技术而言,后者虽然使用人群不大,但是更先进,因为Windows8的诞生,让这一技术真正走进了人们的视野。GRUB是一个多系统启动引导程序,先启动grub再记载磁盘的MBR或者GPT,是传统的启动方式。

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三、详解分区结构

1、分区展示

MBR磁盘示图

在MBR磁盘的第一个扇区内保存着启动代码和硬盘分区表。启动代码的作用是指引计算机从活动分区引导启动操作系统,也可以叫做Bootloader;分区表的作用是记录硬盘的分区信息。在MBR中,分区表的大小是固定的,一共可容纳4个主分区信息。最后是磁盘有效标志,它是磁盘分区的校验位。

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GPT磁盘示图

在GTP磁盘的第一个扇区中同样有一个与MBR(主引导记录)类似的标记,叫做PMBR。PMBR的作用是,当使用不支持GPT的分区工具时,整个硬盘将显示为一个受保护的分区,以防止分区表及硬盘数据遭到破坏。而其中存储的内容和MBR一样。

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2、分区细看

<1>centos7默认从2048号扇区开始,1–2047号扇区(每个扇区512byte)的1M空间为grub预留3c8ce6380daa33c267ccb0e2e66a02de.png

<2>接下来细看0号扇区的512字节,即主引导记录3c8ce6380daa33c267ccb0e2e66a02de.png

<3>演示MBR的作用

◆添加一块200G的磁盘,并创建文件系统

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◆把sda的MBR转移至新磁盘

3c8ce6380daa33c267ccb0e2e66a02de.png              ◆重新查看

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/dev/sda的MBR在/dev/sdb中生效,sdb拥有了和sda一样的分区

◆破坏/dev/sdb的bootloader,sdb将无法启动,此处只作破坏

3c8ce6380daa33c267ccb0e2e66a02de.png               ◆再破坏其分区标识符

3c8ce6380daa33c267ccb0e2e66a02de.png               ◆查看其分区

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以上证明了在MBR中,bootloader引导系统启动,而分区标识符一旦被破坏,虽然文件系统不会被破坏,但是分区会随之消失。

注意:生产生活中通常我们会备份MBR

四、俩种分区的差异

1、在MBR中,分区表的大小是固定的,一共可容纳4个主分区信息。在MBR分区表中逻辑块地址采用32位二进制数表示,因此一共可表示2^32(2的32次方)个逻辑块地址。如果一个扇区大小为512字节,那么硬盘最大分区容量仅为2TB。

2、GPT的分区方案之所以比MBR更先进,是因为在GPT分区表头中可自定义分区数量的最大值,也就是说GPT分区表的大小不是固定的。另外,GPT分区方案中逻辑块地址(LBA)采用64位二进制数表示,可以计算一下2^64是一个多么庞大的数据,以我们的需求来讲完全有理由认为这个大小约等于无限。除此之外,GPT分区方案在硬盘的末端还有一个备份分区表,保证了分区信息不容易丢失。

涉及专业术语:

CHS:标准的硬盘模式,它限定硬盘容量才8G,非常有效,现在市场上已经没有了!

LAB:逻辑块寻址模式,是现在最常用的一种,常见的为500G,1T

五、磁盘管理方式

其实在磁盘上,是分为一个个数据块的,一个块的大小通常时4K,而又把大量的数据块,分为有限的块组。每个块组中,有DGT、Block bitmap、Inode bitmap、Inode table和不均匀超级块,下图:

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换一种思路来理解磁盘数据块的分布方式

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关于各个数据块存储的信息,以下作简要介绍

◆ Boot block: 前面已经介绍过,里面存储的是MBR或者GDT等系统启动的程序

◆ Super block:记录着磁盘上所有数据块组的信息以及数据块的大小、inode大小……一旦损坏,数    据丢失,需备份多次

◆ GDT:存储着每个块组的磁盘块的数量,需备份多次

◆ Block bitmap:是磁盘块上数据块的索引,是加快查找inode的一种非常重要的数据结构

◆ Inode bitmap:作用同Block bitmap

◆ Inode table:遍历inode bitmap

所以:我们在操作一个数据时,在磁盘内部实现的机制是相当复杂的,首先通过inode table查找来分配空闲的inode,再根据inode bitmap找的对应的数据块,当然,关于inode的详细机制,我们前面已经介绍过,此处不做详细解释。

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