GUID-Partitionstabelle - GUID Partition Table

Das Layout einer Festplatte mit der GUID-Partitionstabelle. In diesem Beispiel ist jeder logische Block 512 Byte groß und jeder Eintrag hat 128 Byte. Es wird davon ausgegangen, dass sich die entsprechenden Partitionseinträge in LBA  2–33 befinden. Negative LBA-Adressen geben eine Position vom Ende des Datenträgers an, wobei –1 der letzte adressierbare Block ist.

Die GUID-Partitionstabelle ( GPT ) ist ein Standard für das Layout von Partitionstabellen eines physischen Computerspeichergeräts , wie einer Festplatte oder eines Solid-State-Laufwerks , unter Verwendung von universell eindeutigen Bezeichnern , die auch als global eindeutige Bezeichner (GUIDs) bekannt sind ). Als Teil des Unified Extensible Firmware Interface (UEFI)-Standards ( Unified EFI Forum - vorgeschlagener Ersatz für das PC- BIOS ), wird es jedoch aufgrund der Einschränkungen von Master Boot Record (MBR)-Partitionstabellen auch für einige BIOS-Systeme verwendet. die 32 Bits für die logische Blockadressierung (LBA) von traditionellen 512-Byte- Festplattensektoren verwenden .

Alle modernen PC- Betriebssysteme unterstützen GPT. Einige, einschließlich macOS und Microsoft Windows auf der x86-Architektur, unterstützen das Booten von GPT-Partitionen nur auf Systemen mit EFI-Firmware, aber FreeBSD und die meisten Linux-Distributionen können auf Systemen mit entweder dem BIOS oder der EFI-Firmware-Schnittstelle von GPT-Partitionen booten.

Geschichte

Das seit den frühen 1980er Jahren weit verbreitete Partitionierungsschema Master Boot Record (MBR) führte zu Einschränkungen bei der Verwendung moderner Hardware. Die verfügbare Größe für Blockadressen und zugehörige Informationen ist auf 32 Bit begrenzt. Für Festplatten mit 512-Byte-Sektoren erlauben die Einträge der MBR-Partitionstabelle eine maximale Größe von 2  TiB (2³² × 512-Byte) oder 2,20  TB (2,20 × 10² Byte).

In den späten 1990er Jahren entwickelte Intel ein neues Partitionstabellenformat als Teil dessen, was schließlich zum Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) wurde. Die GUID-Partitionstabelle ist in Kapitel 5 der UEFI 2.8-Spezifikation angegeben. GPT verwendet 64 Bits für logische Blockadressen, was eine maximale Festplattengröße von 2 ⁶⁴ Sektoren ermöglicht. Bei Festplatten mit 512-Byte-Sektoren beträgt die maximale Größe 8  ZiB (2 ⁶⁴  × 512 Byte) oder 9,44  ZB (9,44 × 10²¹ Byte). Für Festplatten mit 4.096-Byte-Sektoren beträgt die maximale Größe 64  ZiB (2 ⁶⁴  × 4.096-Byte) oder 75,6  ZB (75,6 × 10²¹ Byte).

2010 führten Festplattenhersteller Laufwerke mit 4.096-Byte-Sektoren ( Advanced Format ) ein. Zur Kompatibilität mit Legacy-Hardware und -Software enthalten diese Laufwerke eine Emulationstechnologie ( 512e ), die der auf die Festplatte zugreifenden Entität 512-Byte-Sektoren präsentiert, trotz der zugrunde liegenden 4.096-Byte-physischen Sektoren.

Merkmale

Wie MBR verwenden GPTs die logische Blockadressierung (LBA) anstelle der historischen Zylinderkopfsektor- (CHS)-Adressierung. Der schützende MBR wird auf LBA 0 gespeichert, der GPT-Header befindet sich in LBA 1. Der GPT-Header hat einen Zeiger auf die Partitionstabelle ( Partition Entry Array ), die typischerweise auf LBA 2 liegt. Jeder Eintrag in der Partitionstabelle hat eine Größe von 128 Byte. Die UEFI-Spezifikation schreibt vor, dass dem Partition Entry Array unabhängig von der Sektorgröße mindestens 16.384 Byte zugewiesen werden. So werden auf einer Platte mit 512 Byte Sektoren mindestens 32 Sektoren für das Partition Entry Array verwendet, und der erste verwendbare Block ist LBA 34 oder höher, während auf einer Platte mit 4.096 Byte Sektoren mindestens 4 Sektoren verwendet werden für das Partition Entry Array und der erste verwendbare Block ist LBA 6 oder höher.

MBR-Varianten

Schutz-MBR (LBA 0)

Aus Gründen der eingeschränkten Abwärtskompatibilität ist der Speicherplatz des Legacy-MBR weiterhin in der GPT-Spezifikation reserviert, wird jedoch jetzt so verwendet, dass MBR-basierte Festplattendienstprogramme die GPT-Festplatten falsch erkennen und möglicherweise überschreiben. Dies wird als schützender MBR bezeichnet .

Ein einzelnes partition typevon EEh , das das gesamte GPT-Laufwerk umfasst (wobei "gesamt" tatsächlich so viel des Laufwerks bedeutet, wie in einem MBR dargestellt werden kann), wird angezeigt und identifiziert es als GPT. Betriebssysteme und Tools, die GPT-Festplatten nicht lesen können, erkennen die Festplatte im Allgemeinen als eine Partition unbekannten Typs und keinen leeren Speicherplatz und verweigern normalerweise die Änderung der Festplatte, es sei denn, der Benutzer fordert und bestätigt das Löschen dieser Partition. Dies minimiert versehentliches Löschen. Darüber hinaus können GPT-fähige Betriebssysteme den schützenden MBR überprüfen, und wenn der eingeschlossene Partitionstyp nicht vom Typ EEh ist oder wenn mehrere Partitionen auf dem Zielgerät definiert sind, kann das Betriebssystem die Manipulation der Partitionstabelle verweigern.

Wenn die tatsächliche Größe der Festplatte die maximale Partitionsgröße überschreitet, die mit den älteren 32-Bit-LBA-Einträgen in der MBR-Partitionstabelle darstellbar ist, wird die aufgezeichnete Größe dieser Partition auf das Maximum abgeschnitten, wodurch der Rest der Festplatte ignoriert wird. Dies entspricht einer maximalen gemeldeten Größe von 2 TiB, wenn eine Platte mit 512 Byte pro Sektor angenommen wird (siehe 512e ). Dies würde zu 16 TiB mit 4 KiB Sektoren ( 4Kn ) führen, aber da viele ältere Betriebssysteme und Tools für eine Sektorgröße von 512 Bytes fest codiert sind oder auf 32-Bit-Berechnungen beschränkt sind, kann eine Überschreitung der 2-TiB-Grenze zu Kompatibilitätsproblemen führen .

Hybrid-MBR (LBA 0 + GPT)

In Betriebssystemen, die GPT-basiertes Booten über BIOS-Dienste anstelle von EFI unterstützen, kann der erste Sektor auch weiterhin verwendet werden, um die erste Stufe des Bootloader-Codes zu speichern, jedoch modifiziert, um GPT-Partitionen zu erkennen. Der Bootloader im MBR darf keine Sektorgröße von 512 Byte annehmen.

Header der Partitionstabelle (LBA 1)

Der Header der Partitionstabelle definiert die verwendbaren Blöcke auf der Festplatte. Es definiert auch die Anzahl und Größe der Partitionseinträge, aus denen die Partitionstabelle besteht (Offsets 80 und 84 in der Tabelle).

Partitionseinträge (LBA 2-33)

Nach dem Header beschreibt das Partition Entry Array Partitionen mit einer Mindestgröße von 128 Byte für jeden Eintragsblock. Der Startort des Arrays auf der Festplatte und die Größe jedes Eintrags werden im GPT-Header angegeben. Die ersten 16 Bytes jedes Eintrags bezeichnen den Global Unique Identifier (GUID) des Partitionstyps. Die GUID für eine EFI-Systempartition lautet beispielsweise C12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93B . Die zweiten 16 Byte sind eine GUID, die für die Partition eindeutig ist. Folgen Sie dann den beginnenden und abschließenden 64-Bit-LBAs, den Partitionsattributen und dem 36-stelligen (max.) Unicode- Partitionsnamen. Aufgrund der Art und des Zwecks von GUIDs und gemäß RFC 4122 ist keine zentrale Registrierung erforderlich, um die Eindeutigkeit der GUID-Partitionstypbezeichnungen sicherzustellen.

Die Attribute der 64-Bit-Partitionstabelle werden zwischen den allgemeinen 48-Bit-Attributen für alle Partitionstypen und den typspezifischen 16-Bit-Attributen geteilt:

Microsoft definiert die typspezifischen Attribute für die grundlegende Datenpartition als:

Google definiert die typspezifischen Attribute für den Chrome OS-Kernel wie folgt:

Betriebssystemunterstützung

UNIX und Unix-ähnliche Systeme

Windows: 32-Bit-Versionen

Windows 7 und früher unterstützen UEFI auf 32-Bit-Plattformen nicht und erlauben daher kein Booten von GPT-Partitionen.

Windows: 64-Bit-Versionen

Begrenzt auf 128 Partitionen pro Festplatte.

GUIDs des Partitionstyps

Jede Partition hat eine "Partitionstyp-GUID", die den Typ der Partition identifiziert, und daher haben Partitionen desselben Typs alle dieselbe "Partitionstyp-GUID". Jede Partition hat auch eine "partition unique GUID" als separaten Eintrag, die, wie der Name schon sagt, eine eindeutige ID für jede Partition ist.

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

Externe Links

• Microsoft TechNet: Festplattensektoren auf GPT-Festplatten (archivierte Seite)
• Bereitstellung von Microsoft Windows: Konvertieren von MBR in GPT ohne Datenverlust
• Microsoft TechNet: Fehlerbehebung bei Datenträgern und Dateisystemen
• Microsoft TechNet: Verwenden von GPT-Laufwerken
• Microsoft: Häufig gestellte Fragen zur Verwendung von GPT-Datenträgern in Windows
• Microsoft Technet: Funktionsweise von Basisdatenträgern und -volumes Ein bisschen MS-spezifisch, aber gute Zahlen beziehen GPT auf älteres MBR-Format und Schutz-MBR, zeigen Layouts kompletter Datenträger und wie man Partitionstabellen-Hexdumps interpretiert.
• Apple Developer Connection: Geheimnisse der GPT
• Machen Sie das Beste aus großen Laufwerken mit GPT und Linux
• Konvertieren Sie Windows Vista SP1+ oder 7 x86_64 Boot vom BIOS-MBR-Modus in den UEFI-GPT-Modus ohne Neuinstallation
• Unterstützung für GPT (Partitionsschema) und HDD größer als 2,19 TB in Microsoft Windows XP
• Einrichten eines RAID-Volumes unter Linux mit >2 TB Festplatten