2018年10月17日星期三

新旧电脑启动和引导方式 uefi和legacy mbr和guid(GPT)

两种硬盘分区模式分别对应的BIOS启动方式:

     硬盘分区格式为MBR格式,启动模式应该为Legacy;
     硬盘分区格式为GUID(GPT)格式,启动模式应该为UEFI。

BIOS启动流程:
系统开机 - 上电自检(Power On Self Test 或 POST)。
POST过后初始化用于启动的硬件(磁盘、键盘控制器等)。
BIOS会运行BIOS磁盘启动顺序中第一个磁盘的首440bytes(MBR启动代码区域)内的代码。
启动引导代码从BIOS获得控制权,然后引导启动下一阶段的代码(如果有的话)(一般是系统的启动引导代码)。
再次被启动的代码(二阶段代码)(即启动引导)会查阅支持和配置文件。
根据配置文件中的信息,启动引导程序会将内核和initramfs文件载入系统的RAM中,然后开始启动内核。

UEFI启动流程:
系统开机 - 上电自检(Power On Self Test 或 POST)。
UEFI 固件被加载,并由它初始化启动要用的硬件。
固件读取其引导管理器以确定从何处(比如,从哪个硬盘及分区)加载哪个 UEFI 应用。
固件按照引导管理器中的启动项目,加载UEFI 应用。
已启动的 UEFI 应用还可以启动其他应用(对应于 UEFI shell 或 rEFInd 之类的引导管理器的情况)或者启动内核及initramfs(对应于GRUB之类引导器的情况),这取决于 UEFI 应用的配置。

MBR和GUID知识普及:
1. MBR分区表:Master Boot Record,即硬盘主引导记录分区表,只支持容量在 2.1TB 以下的硬盘,超过2.1TB的硬盘只能管理2.1TB,最多只支持4个主分区或三个主分区和一个扩展分区,扩展分区下可以有多个逻辑分区。
2. GPT分区表:GPT,全局唯一标识分区表(GUID Partition Table),与MBR最大4个分区表项的限制相比,GPT对分区数量没有限制,但Windows最大仅支持128个GPT分区,GPT可管理硬盘大小达到了18EB。只有基于UEFI平台的主板才支持GPT分区引导启动。
       GPT分区表下的隐藏分区:
       ①. ESP分区:EFI system partition,该分区用于采用了EFI BIOS的电脑系统,用来启动操作系统。分区内存放引导管理程序、驱动程序、系统维护工具等。如果电脑采用了EFI系统,或当前磁盘用于在EFI平台上启动操作系统,则应建议ESP分区。
       ②. MSR分区:即微软保留分区,是GPT磁盘上用于保留空间以备用的分区,例如在将磁盘转换为动态磁盘时需要使用这些分区空间。

MBR
        主引导记录(Master Boot Record,缩写:MBR),又叫做主引导扇区,是计算机开机后访问硬盘时所必须要读取的首个扇区,它在硬盘上的三维地址为(柱面,磁头,扇区)=(0,0,1)。
        MBR是由分区程序(如Fdisk,Parted)所产生的,它不依赖任何操作系统,而且硬盘引导程序也是可以改变的,从而能够实现多系统引导。
        从主引导记录的结构可以知道,它仅仅包含一个64个字节的硬盘分区表。由于每个分区信息需要16个字节,所以对于采用MBR型分区结构的硬盘(其磁盘卷标类型为MS-DOS),最多只能识别4个主要分区。所以对于一个采用此种分区结构的硬盘来说,想要得到4个以上的主要分区是不可能的。这里就需要引出扩展分区了。扩展分区也是主分区(Primary partition)的一种,但它与主分区的不同在于理论上可以划分为无数个逻辑分区,每一个逻辑分区都有一个和MBR结构类似的扩展引导记录(EBR)。在MBR分区表中最多4个主分区或者3个主分区+1个扩展分区,也就是说扩展分区只能有一个,然后可以再细分为多个逻辑分区。
        在Linux系统中,硬盘分区命名为sda1-sda4或者hda1-hda4(其中a表示硬盘编号可能是a、b、c等等)。在MBR硬盘中,分区号1-4是主分区(或者扩展分区),逻辑分区号只能从5开始。
        在MBR分区表中,一个分区最大的容量为2T,且每个分区的起始柱面必须在这个disk的前2T内。你有一个3T的硬盘,根据要求你至少要把它划分为2个分区,且最后一个分区的起始扇区要位于硬盘的前2T空间内。如果硬盘太大则必须改用GPT。

GPT
          全局唯一标识分区表(GUID Partition Table,缩写:GPT)是一个实体硬盘的分区结构。它是EFI(可扩展固件接口标准)的一部分,用来替代BIOS中的主引导记录分区表。但因为MBR分区表不支持容量大于2.2TB(2.2 × 1012字节)的分区,所以也有一些BIOS系统为了支持大容量硬盘而用GPT分区表取代MBR分区表。
          在MBR硬盘中,分区信息直接存储于主引导记录(MBR)中(主引导记录中还存储着系统的引导程序)。但在GPT硬盘中,分区表的位置信息储存在GPT头中。但出于兼容性考虑,硬盘的第一个扇区仍然用作MBR,之后才是GPT头。
          与支持最大卷为2 TB(Terabytes)并且每个磁盘最多有4个主分区(或3个主分区,1个扩展分区和无限制的逻辑驱动器)的MBR磁盘分区的样式相比,GPT磁盘分区样式支持最大卷为18 EB(Exabytes)(1EB=1048576TB)并且每磁盘的分区数没有上限,只受到操作系统限制(由于分区表本身需要占用一定空间,最初规划硬盘分区时,留给分区表的空间决定了最多可以有多少个分区,IA-64版Windows限制最多有128个分区,这也是EFI标准规定的分区表的最小尺寸)。与MBR分区的磁盘不同,至关重要的平台操作数据位于分区,而不是位于非分区或隐藏扇区。另外,GPT分区磁盘有备份分区表来提高分区数据结构的完整性。
       其中转换为GPT的时候可以创建两个隐藏分区,ESP和MSR。ESP是efi系统分区用于保存引导文件,MSR是微软的保留分区,用于安装操作系统。

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