GPT分区体系

GPT ，即 GUID Partition Table （ GUID 分区表， GPT ）的简写形式，它是 Windows Server 2003 中的一种新型磁盘架构，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。这种 64 位的 Itanium 版 Windows 系统采用的磁盘布局架构，与传统的 32 位磁盘完全不同。

与主启动记录 (MBR) 分区方法相比， GPT 具有更多的优点：

u         它允许每个磁盘有多达 128 个分区（ MBR 磁盘最多只能有 4 个主分区，或者 3 个主分区加一个扩展分区和无限制的逻辑驱动器）。

u         支持高达 18 千兆兆字节（ EB ， exabytes ）的卷大小（ MBR 磁盘支持的最大卷为 2TB ）。

u         允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余。

u         支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID) 。

u         性能更加稳定。

 

...

 

  GPT磁盘总体布局

可以在运行带有 Service Pack 1 (SP1) 的 Windows Server 2003 的磁盘管理中进行 MBR 与 GPT 磁盘的相互转换，然后进行相应的分区操作。也 可以使用 DiskPart.exe 命令行实用程序或 EFI 固件实用程序 Diskpart.efi 在基本 GPT 磁盘上创建分区。

一个转换为 GPT 并建立分区后的磁盘，总体布局如图 2.37 所示。

 

图 2.37  GPT 磁盘总体布局

我们可以看到，一个 GPT 磁盘可以分为两大部分：保护 MBR 和 EFI 部分。

（ 1 ）第一部分只由 0 号扇区组成，在这个扇区中包含一个 DOS 分区表，分区表内只有一个表项，这个表项描述了一个类型值为 0xEE 的分区，大小为整个磁盘（如图 2.38 所示）。这个分区的存在可以使计算机认为这个磁盘是合法的，并且已被使用，从而不再试图对其进行格式化等操作，所以该扇区又被称为“保护 MBR ”。实际上， EFI 根本不使用这个分区表。

 

图 2.38  GPT 磁盘的 0 号扇区

（ 2 ）另一部分为 EFI 部分， EFI 部分又可以分为 4 个区域： EFI 信息区 ( 又称为 GPT 头 ) 部分、分区表部分、 GPT 分区部分和备份区域。

u         EFI 信息区，也称为 GPT 头，起始于磁盘的 1 号扇区，通常只占用这一个扇区。 GPT 磁盘创建后，由 GPT 头定义分区表的位置和大小。 Windows 限定分区表项为 128 个。 GPT 头还包含头和分区表的校验和，这样就可以及时发现错误或者改变。

u         分区表区域包含分区表项。这个区域由 GPT 头定义，一般占用磁盘 2 ～ 33 号扇区。分区表中的每个表项由起始和结束地址、类型值、名字、属性标志和 GUID 值组成。分区表建立后， 128 位的 GUID 对系统来说是唯一的。

u         分区部分是最大的区域，由分配给分区的扇区组成。这个区域的起始和结束地址由 GPT 头定义。

u         备份区域位于磁盘的尾部，包含 GPT 头和分区表的备份。它占用 GPT 结束扇区和 EFI 结束扇区之间的 33 个扇区。其中最后一个扇区用来备份 1 号扇区的 EFI 信息，其余的 32 个扇区用来备份 2 ～ 33 号扇区的分区表。

 

数据结构

1.  EFI 信息扇区数据结构

EFI 信息扇区位于磁盘的 1 号扇区，也称为 GPT 头。 GPT 磁盘创建后，由 GPT 头定义分区表的位置和大小， Windows 限定分区表项为 128 个。 GPT 头还包含头和分区表的校验和。 EFI 信息扇区的结构如表 2.21 所示。

表 2.21  EFI 信息扇区结构

相对字节偏移 ( 十六进制 )	字节数	说明
00 ～ 07	8	签名 (ASCII 码“ EFI PART ”
08 ～ 0B	4	版本
0C ～ 0F	4	GPT 头大小字节数
10 ～ 13	4	GPT 头 CRC 校验和
14 ～ 17	4	保留
18 ～ 1F	8	当前 GPT 头的 LBA 扇区号，也即为 EFI 区域起始扇区号
20 ～ 27	8	GPT 头备份 LBA 扇区号，也即为 EFI 区域结束扇区号
28 ～ 2F	8	GPT 分区区域起始 LBA
30 ～ 37	8	GPT 分区区域结束 LBA
38 ～ 47	12	磁盘 GUID
48 ～ 4F	8	GPT 分区表起始 LBA
50 ～ 53	4	分区表项数
54 ～ 57	4	每分区表项占用字节数
58 ～ 5B	4	分区表 CRC 校验和
5C ～ 1FF	366	保留

通过这些结构中的描述值，我们可以确定 GPT 头、分区表、 GPT 分区区域、分区表的备份位置等结构布局。图 2.39 显示了一个 GPT 头的实例。

 

 

图 2.39  GPT 头

具体分析如下：

1）    0x00 ～ 0x07 ： 8 个字节， GPT 头签名“ 4546492050415254 ”， ASCII 码为“ EFI  PART ”。

2）    0x08 ～ 0x0B ： 4 个字节，版本号。

3）    0x 0C ～ 0x 0F ：４个字节， GPT 头大小字节数，此处的值为 0x 5C ，即９２个字节。

4）    0x10 ～ 0x13 ：４个字节， GPT 头校验和。

5）    0x14 ～ 0x17 ：４个字节，保留。

6）    0x18 ～ 0x 1F ：８个字节，当前 GPT 头的 LBA 扇区号，即 EFI 区域起始扇区号，通常为１。

7）    0x20 ～ 0x27 ： 8 个字节， GPT 头备份位置的 LBA 扇区号，即 EFI 区域结束扇区号，此处的值为 224909 （ 0x086E8D ）。

8）    0x28 ～ 0x 2F ：８个字节， GPT 分区区域起始 LBA 扇区号，此处的值为 34 （ 0x22 ）。

9）    0x30 ～ 0x37 ：８个字节， GPT 分区区域结束 LBA 扇区号，此处的值为 224876 （ 0x036E 6C ）。

10） 0x38 ～ 0x47 ： 16 个字节，磁盘 GUID 。

11） 0x48 ～ 0x 4F ：８个字节， GPT 分区表起始 LBA 扇区号，此处的值为 2 （ 0x02 ），通常都是起始于 2 号扇区。

12） 0x50 ～ 0x53 ： 4 个字节，分区表项数，限定为 128 （ 0x80 ）。

13） 0x54 ～ 0x57 ： 4 个字节，每分区表项占用字节数，固定为 128 （ 0x80 ）。

14） 0x58 ～ 0x5B ： 4 个字节，分区表 CRC 校验和。

15） 0x 5C ～ 0x1FF ： 420 个字节，保留。