4.3　硬盘GPT分区

4.3.1　硬盘GPT分区简介

全局唯一标识分区表（GUID Partition Table，缩写为GPT）是一个实体磁盘的分区结构布局标准，它是可扩展固件接口（EFI）标准的一部分，用来替代MBR分区。GPT作为MBR的继任者，解决了MBR所带来的诸多限制，如：在MBR分区中总扇区数不能超过4 294 967 295。在GPT分区中，分区表的位置信息储存在GPT头中，但出于兼容性考虑，硬盘0号扇区仍然用作MBR分区，而1号扇区则用来存放GPT头。

对于每个扇区为512字节的磁盘而言，MBR分区不支持容量大于2.2TB的分区格式。而GPT的逻辑块使用了64位的LBA寻址方式；GPT分区支持的最大分区容量为9.4ZB（注：每扇区仍然为512字节）。

4.3.2　在GPT磁盘上建立分区

在GPT磁盘上可以创建的分区有6种，它们分别是：EFI系统分区、微软保留分区（MSR）、LDM元数据分区、LDM数据分区、OEM分区和主分区。

（1）EFI系统分区：EFI系统分区内包含了启动操作系统所需要的文件，该分区对应的文件系统一般为FAT16。

（2）微软保留分区：每个GPT磁盘都会包含有一个微软保留分区。

（3）LDM元数据分区和LDM数据分区：将基本GPT磁盘转换为动态GPT磁盘时，系统会创建LDM元数据分区与LDM数据分区。LDM元数据分区的大小为1MB，主要用于存储LDM数据库。而LDM数据分区则用于存储转换时创建的动态卷，LDM数据分区包含了转换后磁盘上未分配的磁盘空间和动态卷。

（4）OEM分区：OEM分区是系统制造商创建的分区，系统制造商会将附加内容放在特定的OEM分区中。OEM分区内容是不公开的，如果用户删除该分区会导致操作系统无法运行。

（5）主分区：主分区是GPT磁盘的基本数据分区，用来存放用户的数据。

GPT磁盘上分区存放的顺序一般为EFI分区（如果存在）、OEM分区（如果有）、MSR分区，然后才是其他主分区。下面以实例的形式介绍创建GPT分区的基本过程。

例4.10 将磁盘1转换为GPT磁盘，在磁盘1上建立4个分区（即4个简单卷），4个分区的容量分别为200MB、300MB、230MB和236MB（注：磁盘1是由素材文件abcd45.vhd使用计算机管理中的磁盘管理功能附加后而产生的虚拟硬盘）。操作步骤如下：

（1）在Windows 7操作系统下，将光标移动到桌面上的“计算机”图标处，右击，从弹出的快捷菜单中选择“管理”功能后，弹出“计算机管理”窗口。

（2）在计算机管理窗口中选择“存储→磁盘管理”。

（3）选择菜单栏上的“操作（ A ）→附加VHD”，弹出“附加虚拟硬盘”窗口，在“附加虚拟硬盘”窗口单击“浏览（B）...”按钮，在弹出的“浏览虚拟硬盘文件”窗口中选择abcd45.vhd文件，单击“打开（O）”按钮，单击“确定”按钮，产生磁盘1。

（4）单击“磁盘管理”，将光标移动到“磁盘1”处，右击，从弹出的快捷菜单中选择“转换成GPT磁盘（V）”，如图4.33所示，将MBR磁盘转换为GPT磁盘。

（5）转换后的磁盘1如图4.34所示，从图4.34可知，磁盘1的磁盘空间减少了31MB。将光标移动到“968MB未分配”处，右击，从弹出的快捷菜单中选择“新建简单卷（I）...”；出现“新建简单卷向导”第1个窗口，单击“下一步”按钮；出现“新建简单卷向导”第2个窗口，在“简单卷大小（MB）（S）：”右侧的列表框中输入“200”。如图4.35所示，单击“下一步”按钮。

（6）出现“新建简单卷向导”第3个窗口，选择驱动器号和路径。在“分配以下驱动器号（A）：”右边的下拉式列表框中选择驱动器号，本例中选择“H”，如图4.36所示，单击“下一步”按钮。

（7）出现“新建简单卷向导”第4个窗口，格式化分区；这里选择“不要格式化这个卷（ D ）”选项；如图4.37所示，单击“下一步”按钮。

（8）出现“新建简单卷向导”第5个窗口；在该窗口中可以看到该卷的基本情况，如图4.38所示；单击“完成”按钮。

（9）重复第5步至第8步，共计3次，在“简单卷大小（MB）（S）：”右侧的列表框中分别输入“300”“230”和“236”；驱动器号分别选择“I”“J”和“K”；在出现“新建简单卷向导”第5个窗口，均选择“不要格式化这个卷（ D ）”选项。

（10）分区建立完成后，可以在磁盘管理中看到4个逻辑盘，文件系统均为RAW。

（11）将光标移动到磁盘1的“（H：）200MB RAW”处，右击，从弹出的快捷菜单中选择“格式化（F）...”，弹出“格式化”窗口；在“格式化”窗口中，文件系统选择“FAT32”，单击“确定”按钮，完成对H盘的格式操作。

（12）重复步骤11共计3次，分别对I盘、J盘和K盘进行格式化操作，文件系统均选择“FAT32”。

至此，在磁盘1的GPT分区中已经建立了4个逻辑盘，如图4.39所示。

4.3.3　硬盘GPT分区的整体结构

从整体来看，GPT磁盘主要由6大部分组成，即保护MBR、GPT头、GPT分区表、GPT分区区域（即文件系统所在区域）、GPT分区表备份和GPT头备份。大致结构如图4.40所示（注：假设GPT磁盘的扇区号范围为0~ n －1，其中： n 为GPT磁盘的总扇区数）。

1．保护MBR

保护MBR位于GPT磁盘的0号扇区，也是由主引导记录、磁盘签名、MBR分区表和结束标志4个部分组成。在MBR分区表中，分区标志为0XEE，相对扇区为1，总扇区数为4 294 967 295，也就是分区总数的最大值，即该磁盘也被GPT分区占用，不能再进行MBR分区。

例4.11 在例4.10中，用户在磁盘1上新建了4个简单卷，0号扇区偏移0X01BE~ 0X01CD处存储的MBR分区表如图4.41所示；从图4.41可知，MBR分区标志为0XEE，相对扇区为1，而总扇区数为4 294 967 295（即0XFFFFFFFF，存储形式为“FF FF FF FF”），即磁盘1已经没有剩余空间再进行MBR分区。

2．GPT头

GPT头位于GPT磁盘的1号扇区，该扇区是在转换成GPT磁盘后自动生成的，GPT头定义了GPT分区各参数的基本信息，详见表4.13所列。

例4.12 磁盘1的GPT头位于1号扇区，如图4.42所示，使用WinHex模板查看磁盘1的GPT头，如图4.43所示，GPT磁盘1的整体布局大致如图4.44所示。

3．GPT分区表

GPT分区表位于GPT磁盘的2~33号扇区，共占用32个扇区，每个分区表占用128字节，最多可以容纳128个分区表，由于第1个分区表为系统保留，所以用户在GPT磁盘上最多可以建立127个分区，每个分区表管理一个分区。分区表各项参数见表4.14所示，GPT分区类型GUID定义说明见表4.15所示。

例4.13 在磁盘1的2号扇区存储了4个分区表，3号扇区中存储了1个分区表（注：第1个分区为系统保留，第2~5个分区为用户建立）；这5个GPT分区表如图4.45所示。使用WinHex模板可以清楚地查看到每个分区表的分区类型、分区GUID、开始扇区号和结束扇区号等分区信息，如图4.46所示。5个GPT分区情况见表4.16所列。

4．分区区域

GPT分区区域是整个GPT磁盘中最大的区域，位于GPT磁盘的中间位置，GPT分区区域的开始扇区和结束扇区由GPT头定义，一般情况下，开始扇区为34号扇区，而结束扇区为GPT磁盘总扇区数减去35。该区域由多个具体的分区组成，如：微软保留分区、EFI系统分区、LDM元数据分区、LDM数据分区、OEM分区和主分区等。各分区的开始扇区和结束扇区在各分区表中均有定义。

5．分区表备份

一般情况下，分区表备份位于GPT磁盘的倒数33号扇区~倒数2号扇区，也是占用32个扇区，是GPT分区表位于GPT磁盘的2~33号扇区的备份。

6．GPT头备份

GPT头备份位于GPT磁盘的倒数1号扇区，该扇区也是在转换成GPT磁盘后自动生成的，GPT头备份也是定义了GPT分区各参数的基本信息，但该扇区不是GPT头的简单备份，GPT头备份对GPT分区各参数基本信息的定义与GPT头对GPT分区各参数基本信息的定义稍有不同，GPT头备份对分区各参数基本信息的定义详见表4.17所列。

例4.14 磁盘1的GPT头备份位于磁盘1的2047999号扇区，如图4.47所示。使用WinHex模板查看GPT头备份如图4.48所示，可以看到GPT头备份所存储的有些参数与GPT头所存储的不同。

例4.15 在磁盘1中的2号扇区中存储了4个分区表，在3号扇区存储了1个分区表；在2047967号扇区中存储了2号扇区中的4个分区表的备份，在2047968号扇区中存储了3号扇区的1个分区表的备份。使用WinHex模板查看GPT磁盘如图4.49所示；而整个磁盘1的GPT磁盘的整体结构如图4.50所示。