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windows系統分割槽與系統引導

MBR分割槽

主引導記錄(MBR,Main Boot Record)是位於磁碟最前邊的一段引導(Loader)程式碼。它負責磁碟作業系統(DOS)對磁碟進行讀寫時分割槽合法性的判別、分割槽引導資訊的定位,它由磁碟作業系統(DOS)在對硬碟進行初始化時產生的。
MBR結構
通常將包含MBR主引導記錄的扇區稱為主引導扇區,該扇區又稱其為MBR扇區。主引導扇區是一個特殊空間,在格式化磁碟時不會不能清除主引導記錄。主引導扇區有三個部分組成:

  • 主載入程式即主引導記錄MBR(446位元組),可在FDISK程式中找到,它用於硬碟啟動時將系統控制轉給使用者指定的並在分割槽表中登記了的某個作業系統。
  • 磁碟分割槽表(DPT,Disk Partition Table),它由四個分割槽表項構成(每個16位元組),負責說明磁碟上的分割槽情況,其內容由磁碟介質及使用者在使用FDISK定義分割槽時決定。
  • 結束標誌(2個位元組)

MBR的主要功能及工作流程
啟動pc時,系統首先對硬體進行檢測,硬體無誤後讀取MBR到記憶體中,並執行MBR程式段。主引導記錄不屬於任何一個作業系統(如果安裝了多個作業系統),它在開機後首先被系統調入記憶體並執行,MBR程式的功能是將pc的控制權轉交給主分割槽上的作業系統,並使用主分割槽資訊表來管理磁碟。
MBR程式段的主要功能:

  • 檢查分割槽表是否完好
  • 在分割槽表中尋找可引導的活動分割槽(活動分割槽,即為安裝有作業系統的分割槽)
  • 將活動分割槽的第一邏輯扇區內容裝入記憶體。在DOS分割槽中,此扇區稱為DOS的引導記錄(DBR)

硬碟的分割槽規則是:一個分割槽的所有扇區必須連續,硬碟可以有最多4個物理上的分割槽,這4個物理分割槽可以是4個主分割槽或者3個主分割槽加一個擴充套件分割槽。在DOS/Windows管理下的擴充套件分割槽裡,可以而且必須再繼續劃分邏輯分割槽(邏輯盤)。
使用者就可以在一個物理硬碟驅動器上劃分一個主分割槽和一個擴充套件分割槽,並在擴充套件分割槽上建立多個邏輯驅動器,也即我們常說的一個物理盤上多個邏輯盤。比如:分割槽一:主分割槽為C盤,安裝Windows系統; 分割槽二: 擴充套件分割槽,再把它劃分為兩個邏輯分割槽D盤和E盤。
在一個劃分有多個主分割槽的硬碟上,則可安裝多個不同的作業系統。如Windows、Linux、Solaris等。每個作業系統自己去管理分配給自己的分割槽。

主分割槽、邏輯分割槽、擴充套件分割槽的關係:
MBR中的分割槽表原理

GPT分割槽

GPT磁碟是指使用GUID分割槽表的磁碟,是源自EFI標準的一種較新的磁碟分割槽表結構的標準。與普遍使用的主引導記錄(MBR)分割槽方案相比,GPT提供了更加靈活的磁碟分割槽機制。

GPT分割槽方案是用來替代老舊的MBR分割槽方案的方法,那麼為什麼要拋棄舊的MBR分割槽方案呢?其主要有兩點原因:

  • BMR只能有4個主分割槽
  • MBR分割槽方案無法支援超過2TB容量的磁碟。(因為這一方案用4個位元組儲存分割槽的總扇區數)

GPT分割槽的優點:

  • 支援2TB以上的大硬碟
  • 每個磁碟分割槽個數幾乎沒有限制(windows系統預設限制128個分割槽)。
  • 分割槽大小几乎沒有限制
  • 分割槽表自帶備份。在磁碟的首部和尾部儲存了相同的兩份分割槽表,以防其中一個不小心被銷燬
  • 每個分割槽可以有一個名稱。

BIOS+MBR和EFI+GPT

BIOS+MBR:

  • BIOS:整合在電腦主機板上的電腦自檢系統,並且能夠載入磁碟MBR上的載入程式。
  • MBR:win7之前磁碟分割槽的一種標準,內含引導作業系統的載入程式和磁碟分割槽表。
  • MBR上的載入程式:完成對磁碟上系統裝載入記憶體的過程,即引導系統載入和啟動。
  • MBR上的磁碟分割槽表:最多有4個主分割槽或者擴充套件分割槽(源於MBR限制),最多有一個擴充套件分割槽(源於作業系統限制),綜上即最多有三個主分割槽,一個擴充套件分割槽。MBR採用32位標識塊在磁碟的位置,故最多能標識2^32個塊,每個塊512KB,故最大支援約2TB容量。

EFI+GPT:

  • EFI:一種基於新型主機板的一種簡易作業系統,可以識別.efi檔案,採用C語言開發。(該作業系統完成的功能=BIOS+MBR上載入程式)
  • GPT:一種新的磁碟分割槽標準,與EFI共生,採用64位標識磁碟上的塊(MBR為32位來標識),旨在彌補MBR對大容量磁碟無法識別的不足,其所能識別的磁碟最大容量為(2^32)*2TB。(GPT完成的功能=MBR上的分割槽表)
  • EFI+GPT的功能=BIOS+MBR(MBR載入程式+MBR磁碟分割槽表)

EFI+GPT的必備條件:

  • 系統映象中需要有efi格式的檔案,被用於EFI系統的識別並安裝程式。
  • 主機板支援efi,作業系統支援efi。
  • 作業系統必須安裝到GPT格式的磁碟。