windows系统分区与系统引导

MBR分区

主引导记录(MBR,Main Boot Record)是位于磁盘最前边的一段引导(Loader)代码。它负责磁盘操作系统(DOS)对磁盘进行读写时分区合法性的判别、分区引导信息的定位,它由磁盘操作系统(DOS)在对硬盘进行初始化时产生的。
MBR结构
通常将包含MBR主引导记录的扇区称为主引导扇区,该扇区又称其为MBR扇区。主引导扇区是一个特殊空间,在格式化磁盘时不会不能清除主引导记录。主引导扇区有三个部分组成:

  • 主引导程序即主引导记录MBR(446字节),可在FDISK程序中找到,它用于硬盘启动时将系统控制转给用户指定的并在分区表中登记了的某个操作系统。
  • 磁盘分区表(DPT,Disk Partition Table),它由四个分区表项构成(每个16字节),负责说明磁盘上的分区情况,其内容由磁盘介质及用户在使用FDISK定义分区时决定。
  • 结束标志(2个字节)

MBR的主要功能及工作流程
启动pc时,系统首先对硬件进行检测,硬件无误后读取MBR到内存中,并执行MBR程序段。主引导记录不属于任何一个操作系统(如果安装了多个操作系统),它在开机后首先被系统调入内存并执行,MBR程序的功能是将pc的控制权转交给主分区上的操作系统,并使用主分区信息表来管理磁盘。
MBR程序段的主要功能:

  • 检查分区表是否完好
  • 在分区表中寻找可引导的活动分区(活动分区,即为安装有操作系统的分区)
  • 将活动分区的第一逻辑扇区内容装入内存。在DOS分区中,此扇区称为DOS的引导记录(DBR)

硬盘的分区规则是:一个分区的所有扇区必须连续,硬盘可以有最多4个物理上的分区,这4个物理分区可以是4个主分区或者3个主分区加一个扩展分区。在DOS/Windows管理下的扩展分区里,可以而且必须再继续划分逻辑分区(逻辑盘)。
用户就可以在一个物理硬盘驱动器上划分一个主分区和一个扩展分区,并在扩展分区上创建多个逻辑驱动器,也即我们常说的一个物理盘上多个逻辑盘。比如:分区一:主分区为C盘,安装Windows系统; 分区二: 扩展分区,再把它划分为两个逻辑分区D盘和E盘。
在一个划分有多个主分区的硬盘上,则可安装多个不同的操作系统。如Windows、Linux、Solaris等。每个操作系统自己去管理分配给自己的分区。

主分区、逻辑分区、扩展分区的关系:
MBR中的分区表原理

GPT分区

GPT磁盘是指使用GUID分区表的磁盘,是源自EFI标准的一种较新的磁盘分区表结构的标准。与普遍使用的主引导记录(MBR)分区方案相比,GPT提供了更加灵活的磁盘分区机制。

GPT分区方案是用来替代老旧的MBR分区方案的方法,那么为什么要抛弃旧的MBR分区方案呢?其主要有两点原因:

  • BMR只能有4个主分区
  • MBR分区方案无法支持超过2TB容量的磁盘。(因为这一方案用4个字节存储分区的总扇区数)

GPT分区的优点:

  • 支持2TB以上的大硬盘
  • 每个磁盘分区个数几乎没有限制(windows系统默认限制128个分区)。
  • 分区大小几乎没有限制
  • 分区表自带备份。在磁盘的首部和尾部保存了相同的两份分区表,以防其中一个不小心被销毁
  • 每个分区可以有一个名称。

BIOS+MBR和EFI+GPT

BIOS+MBR:

  • BIOS:集成在电脑主板上的电脑自检系统,并且能够加载磁盘MBR上的引导程序。
  • MBR:win7之前磁盘分区的一种标准,内含引导操作系统的引导程序和磁盘分区表。
  • MBR上的引导程序:完成对磁盘上系统装载入内存的过程,即引导系统载入和启动。
  • MBR上的磁盘分区表:最多有4个主分区或者扩展分区(源于MBR限制),最多有一个扩展分区(源于操作系统限制),综上即最多有三个主分区,一个扩展分区。MBR采用32位标识块在磁盘的位置,故最多能标识2^32个块,每个块512KB,故最大支持约2TB容量。

EFI+GPT:

  • EFI:一种基于新型主板的一种简易操作系统,可以识别.efi文件,采用C语言开发。(该操作系统完成的功能=BIOS+MBR上引导程序)
  • GPT:一种新的磁盘分区标准,与EFI共生,采用64位标识磁盘上的块(MBR为32位来标识),旨在弥补MBR对大容量磁盘无法识别的不足,其所能识别的磁盘最大容量为(2^32)*2TB。(GPT完成的功能=MBR上的分区表)
  • EFI+GPT的功能=BIOS+MBR(MBR引导程序+MBR磁盘分区表)

EFI+GPT的必备条件:

  • 系统镜像中需要有efi格式的文件,被用于EFI系统的识别并安装程序。
  • 主板支持efi,操作系统支持efi。
  • 操作系统必须安装到GPT格式的磁盘。

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