Linux磁盘分区

磁盘分区主要有两种分区格式，MBR和GPT。由于近年来磁盘容量的不断扩大，造成了读写上的一些困扰，甚至有些2TB以上的磁盘分区已经让某些操作系统无法存取，因此又多了一种新的磁盘分区格式GPT。

MBR（Master Boot Record）

早期磁盘中第一个扇区里面含有的重要信息我们称之为MBR。

早期为了兼容Windows的磁盘，使用的是主引导记录的方式来处理启动引导程序与分区表。这两个东西一起存放在第一个扇区。

第一个扇区通常为515字节（原本扇区都设计为512字节）。其中包含：

主引导记录（MBR）：可以安装引导程序的地方，通常为446字节。

分区表（partition table）：记录整个硬盘分区的状态，64字节。

分区表只有64字节，只能存在四组记录区，一组记录区16个字节，

假设硬盘的设备文件名为/dev/sda时，那么这四个分区的文件名如下：

/dev/sda1

/dev/sda2

/dev/sda3

/dev/sda4

这四组划分信息称为主要分区或扩展分区（Primary 和Extended），分区的最小单位为柱面（所有磁片上的同一个磁道组成一个柱面）。

如何划分多个分区

就是利用扩展分区，如下图

P1为主分区，P2为扩展分区。

扩展分区的目的就是为了使用额外的扇区来记录分区信息，扩展分区本身并不能拿来进行格式化。

若进行格式化，只能对扩展分区内部的分区进行格式化。

这五个切出来的扩展分区，称为逻辑分区。

（这里就联想到了对Ubuntu进行安装的时候，会设置的主分区和逻辑分区，原来逻辑分区都是扩展分区，如/usr,/home,./var等）

其设备文件名如下：

P1:/dev/sda1

P2:/dev/sda2

L1:/dev/sda5

L2:/dev/sda6

​​​​​​​L3:/dev/sda7

​​​​​​​L4:/dev/sda8

L5:/dev/sda9

这里是因为前四个号码是保留给主分区或扩展分区使用的，逻辑分区只能从5开始，在这里4是没有使用的，sda3就是指整个扩展分区。

例：

这里是一个主分区，一个扩展分区，sdb3和sdb4都是保留下来未使用的。

（再次联想，我之前的Ubuntu安装分区方案就是这样P+E，一个主分区，还有一个交换分区，其他都是扩展分区）

MBR分区表的限制

1）操作系统无法使用2.2TB以上的磁盘容量

2）MBR仅有一个区块，若被破坏，经常无法或很难修复

3）MBR内存放引导程序的区块仅为446字节，无法存储较多的程序代码

GPT（GUID partion table）

之前的磁盘一个扇区为512字节，现在都有了4K扇区的磁盘。为了兼容所有的磁盘，在扇区的定义上，不使用扇区，而使用逻辑区块地址（Logical Block Address，LBA）来处理。GPT就是将所有的磁盘区块以LBA（512字节）来规划，第一个为LBA0。

MBR仅包含一个512字节的扇区，而GPT使用前34个LBA区块来记录分区信息，其中磁盘的最后34个LBA拿来作为备份。

LBA0（MBR兼容区块）

与MBR一样，分为两部分，第一部分为启动引导程序，第二部分原本为分区表的记录，在GPT中仅仅放入了一个特殊标识符，用来表示该磁盘为GPT格式。

LBA1（GPT表头记录）

用来记录分区表本身的位置与大小，还有备份的GPT分区的位置以及分区表的校验码（CRC32），操作系统可以根据这个校验码来判断GPT是否正确，若有错误使用记录区来获取备份的GPT用来恢复GPT的正确运行。

LBA2-34（实际记录分区信息）

从每个LBA2区块开始，每个LBA记录4组分区记录，因此默认可以记录4*32=128组的分区记录。

注：GPT分区没有所谓的主分区，扩展分区以及逻辑分区的概念，因为每组记录都是单独存在的，所以每个都可以视为主要分区，每一个分区都可以用来格式化使用。

BIOS

CMOS记录各项硬件参数且嵌入到主板上的存储器

BIOS是一个写入到主板的一个固件（固件就是一个写入到硬件的一个软件程序）

BIOS是启动计算机时候，启动的第一个程序。

启动流程

i）BIOS启动，认识第一个可启动的设备，在其中找到起到一个扇区的主引导记录块MBR；

ii）MBR是第一个可启动设备的第一个扇区的主引导记录块，内含启动引导程序；

iii）启动引导程序加载内核文件；

iv）内核文件开启操作系统。

启动引导程序（Boot loader）

i）提供不同的启动选项，也就是多重引导的功能；

ii）直接加载内核文件，启动操作系统；

iii）或者将启动管理功能转交给其他引导程序。

启动引导程序除了可以安装在MBR之外，还可以安装在每个分区的启动扇区

如图，MBR会提供两个选项，第一个用来加载windows，第二个用来将启动管理功能交给第二个扇区的启动扇区的引导程序。

为什么最好先安装windows再安装Linux？

Linux安装的时候，可以选择将启动 引导程序安装在MBR或者各别分区的启动扇区，而且Linux的启动引导程序可以选择选项（M1或M2）

而Windows安装的时候，不提供选择选项的功能，会直接覆盖掉MBR以及自己所在分区的启动扇区，没有选择的机会。

UEFI

BIOS其实不懂GPT，需要GPT提供兼容模式，才能读写这个磁盘，为了解决这个问题，使用UEFI（Unified extensible Fimware Interface）统一可扩展固件接口。

由于黑客会借由BIOS启动阶段来破坏系统，并取得系统的控制权，因此UEFI加入了一个安全启动的功能——Secure boot功能，表明即将启动的操作系统必须被UEFI验证，否则无法启动。因此有时候需要将Secure boot关闭才能顺利进入到Linux。

 

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参考：鸟哥的Linux私房菜（第四版）