Windows и GPT: вопросы и ответы

Таблица секций GUID (GPT) была представлена в рамках инициативы UEFI. GPT предоставляет более гибкий механизм секционирования дисков, чем старая схема секционирования главной загрузочной записи (MBR), которая была общей для компьютеров.

Раздел — это непрерывное пространство хранилища на физическом или логическом диске, которое функционирует так же, как если бы это был физически отдельный диск. Разделы видны встроенному ПО системы и установленным операционным системам. Доступ к разделу контролируется системным встроенным ПО перед загрузкой операционной системы, а затем операционной системой после ее запуска.

Диски MBR поддерживают только четыре записи таблицы разделов. Для более чем четырех секций необходима вторичная структура, известная как расширенная секция. Затем расширенные секции можно разделить на один или несколько логических дисков.

Windows создает разделы и логические диски MBR на границах цилиндров на основе указанной геометрии, хотя эти сведения больше не связаны с физическими характеристиками оборудования (драйвер диска или контроллер RAID). Начиная с Windows Vista и Windows Server 2008, более логические границы выбираются, если оборудование предоставляет более подробные указания на истинное кэширование или физическое выравнивание. Так как сведения о секции хранятся на самом диске, операционная система не зависит от выравнивания.

Правила секционирования MBR сложны и плохо определены. Например, означает ли выравнивание цилиндра, что каждая секция должна иметь по крайней мере один цилиндр в длину? Раздел MBR определяется полем в два байта, и для предотвращения конфликтов необходима координация. Ibm первоначально обеспечила такую координацию, но сегодня нет единого заслуживающего доверия списка идентификаторов секций.

Другой распространенной практикой является использование секционированных или "скрытых" секторов для хранения определенной информации с помощью незарегистрированных процессов, что приводит к проблемам, которые трудно отлаживать. В прошлом реализации и средства для конкретных поставщиков были выпущены для общественности, что усложняло поддержку.

Диски GPT позволяют расти. Количество секций на диске GPT не ограничивается временными схемами, такими как секции контейнеров, как определено в расширенной загрузочной записи MBR (ЕАБР). Формат раздела диска GPT хорошо определен и полностью идентифицируется. Данные, критически важные для работы платформы, находятся в секциях, а не в несепарированных или скрытых секторах. Диски GPT используют первичные и резервные таблицы секций для обеспечения избыточности, а поля CRC32 — для повышения целостности структуры данных секционирования. Формат секции GPT использует поля номера версии и размера для дальнейшего расширения.

Каждая секция GPT имеет уникальный идентификатор GUID идентификации и тип содержимого секции, поэтому для предотвращения конфликта идентификаторов секций не требуется координация. Каждая секция GPT имеет 36-символьное имя Юникода. Это означает, что любое программное обеспечение может представить понятное для человека имя секции без каких-либо дополнительных сведений о секции.

В главе 5 спецификации UEFI (версия 2.3) определяется формат GPT. Эта спецификация доступна по адресу https://www.uefi.org/specifications.

Базовые диски — это наиболее часто используемые типы хранилища в Windows. "Базовый диск" относится к диску, который содержит разделы, такие как основные разделы и логические диски, обычно отформатированные с файловой системой, чтобы стать томом для хранения файлов.

Защитная область MBR в таблице разделов GPT существует для обеспечения обратной совместимости со служебными программами управления дисками, работающими с MBR. Заголовок GPT определяет диапазон адресов логических блоков, которые можно использовать в записях секций. Заголовок GPT также определяет расположение на диске, его GUID и 32-разрядную циклическую избыточность проверка (CRC32), которая используется для проверки целостности заголовка GPT. Каждая запись в таблице секций GUID начинается с GUID типа секции. Идентификатор GUID 16-байтового раздела, аналогичный идентификатору системы в таблице разделов диска MBR, определяет тип данных, содержащихся в разделе, и определяет способ использования секции, например базовый диск или динамический диск. Обратите внимание, что каждая запись раздела GUID имеет резервную копию.

Дополнительные сведения об основных дисках см. в разделе Базовые и динамические диски.

Динамические диски впервые появились в Windows 2000 и предоставляют функции, которые не поддерживают базовые диски, например возможность создания томов, охватывающих несколько дисков (чередующиеся и чередующиеся тома), а также возможность создания отказоустойчивых томов (зеркальные тома и тома RAID-5). Динамические диски могут использовать стили разделов MBR или GPT в системах, поддерживающих оба типа. Дополнительные сведения о динамических дисках см. в разделе Базовые и Динамические диски.

Диски GPT являются самоидентифицируются. Вся информация, необходимая для интерпретации схемы секционирования диска GPT, полностью содержится в структурах в указанных расположениях на физическом носителе.

Теоретически диск GPT может иметь длину до 2^64 логических блоков. Логические блоки обычно имеют размер 512 байт.

Максимальный размер раздела (и диска) зависит от версии операционной системы. Windows XP и исходный выпуск Windows Server 2003 имеют ограничение в 2 Тбайт на физический диск, включая все разделы. Для Windows Server 2003 с пакетом обновления 1 (SP1), Windows XP x64 и более поздних версий можно поддерживать не более 18 эксабайт необработанных секций. (В настоящее время размер файловой системы Windows ограничен 256 терабайтами.)

Спецификация допускает практически неограниченное количество секций. Однако реализация Windows ограничивает это до 128 секций. Количество секций ограничено объемом пространства, зарезервированного для записей секций в GPT.

Нет. Однако все диски GPT содержат защитный MBR.

Защитный MBR, начиная с сектора 0, предшествует таблице разделов GPT на диске. MBR содержит один тип 0xEE раздел, охватывающий диск.

Защитный MBR защищает диски GPT от ранее выпущенных средств для работы с дисками MBR, таких как Microsoft MS-DOS FDISK или Microsoft Windows NT Disk Administrator. Эти средства не знают о GPT и не знают, как правильно получить доступ к диску GPT. Устаревшее программное обеспечение, которое не знает о GPT, интерпретирует только защищенный MBR при доступе к диску GPT. Эти средства будут рассматривать диск GPT как имеющий один охватывающий (возможно, нераспознанный) раздел путем интерпретации защищенного MBR, а не ошибочного использования диска за диск без разделов.

Это происходит при использовании средства с поддержкой только MBR для доступа к диску GPT. Дополнительные сведения см. в следующих разделах.

• Как диск может быть как GPT, так и MBR
• Защитный MBR
• Почему GPT имеет защитный MBR

Поддержка дисков Windows

Windows XP x64 Edition может использовать диски GPT только для данных.

Нет. В 32-разрядной версии будет отображаться только защитный MBR. Секция EE не будет подключена или иным образом предоставлена программному обеспечению приложения.

Начиная с Windows Server 2003 с пакетом обновления 1 (SP1), все версии Windows Server могут использовать для данных секционированные диски GPT. Загрузка поддерживается только для 64-разрядных выпусков в системах на основе Itanium.

Да, все версии могут использовать для данных секционированные диски GPT. Загрузка поддерживается только для 64-разрядных выпусков в системах на основе UEFI.

Нет. Опять же, устаревшее программное обеспечение будет видеть только защитный MBR.

Вы можете переместить или перенести диски GPT только для данных в другие системы под управлением Windows XP (только 64-разрядная версия) или более поздние версии операционной системы (32- или 64-разрядные выпуски). Вы можете перенести диски GPT только для данных после завершения работы системы или после безопасного удаления диска.

Диски GPT и MBR можно смешать в системах, поддерживающих GPT, как описано выше. Однако необходимо учитывать следующие ограничения:

• Системам, поддерживающим UEFI, требуется, чтобы загрузочный раздел располагал на диске GPT. Другие жесткие диски могут быть MBR или GPT.
• Диски MBR и GPT могут находиться в одной динамической группе дисков. Наборы томов могут охватывать диски MBR и GPT.

Съемный носитель должен быть MBR, GPT или superfloppy.

Съемный носитель без форматирования GPT или MBR считается суперфлоппией. Весь носитель рассматривается как одна секция.

Производитель носителя выполняет любое секционирование MBR съемных носителей. Если носитель имеет MBR, поддерживается только одна секция. Существует небольшая разница между носителями с секционированием MBR и суперфлоппиями.

Примеры съемных носителей включают гибкие диски, накопители с дисками JAZ, магнитооптическую носитель, DVD-диск и компакт-диск. Жесткие диски на внешних шинах, таких как SCSI или IEEE 1394, не считаются съемными.

Как по умолчанию используется 64-разрядная версия Windows XP версии 2003 при секционирования носителей?

Для 64-разрядной версии Windows XP версии 2003 (для систем на основе Itanium) фиксированные диски секционируются с помощью секционирования GPT. Диски GPT можно преобразовать в диски MBR только в том случае, если все существующие секционирования сначала удалены со связанной потерей данных.

Можно использовать только диски MBR.

Между буквами диска и разделами не существует единого сопоставления, которое можно использовать для определения одного из них. Базовая секция данных должна быть определена по идентификатору GUID секции.

Разделы ESP можно создать с помощью служебной программы встроенного ПО UEFI Diskpart.efi или служебной программы командной строки Windows Diskpart.exe.

Не следует напрямую изменять какие-либо записи заголовка секции. Не используйте средства или служебные программы для диска для внесения изменений.

Как правило, отсоединяемые диски переносятся между компьютерами или просто будут недоступны операционной системе. Примерами отсоединяемых дисков являются USB-диски, которые могут быть легко отключены конечным пользователем. Windows XP поддерживает только секционирование MBR на отсоединяемых дисках. Более поздние версии Windows поддерживают разделы GPT на отсоединяемых дисках.

Дополнительные сведения о съемных носителях см. в следующих вопросах:

• Съемные носители
• Суперфлоппия

Обязательные разделы Windows GPT: системный раздел EFI

ESP содержит NTLDR, HAL, Boot.txt и другие файлы, необходимые для загрузки системы, например драйверы. GUID секции определяет ESP:

DEFINE_GUID (PARTITION_SYSTEM_GUID, 0xC12A7328L, 0xF81F, 0x11D2, 0xBA, 0x4B, 0x00, 0xA0, 0xC9, 0x3E, 0xC9, 0x3B)

Нет, диски MBR также могут иметь ESP. UEFI указывает загрузку из GPT или MBR. Esp на диске MBR определяется по типу секции 0xEF. Однако Windows не поддерживает загрузку UEFI с дисков MBR или 0xEF разделов.

Esp составляет примерно 100 МБ.

Такая конфигурация не должна создаваться и не поддерживается в Windows.

Разделы ESP можно реплицировать для конфигураций с высоким уровнем доступности. Репликация должна выполняться вручную, а содержимое должно быть синхронизировано вручную при использовании томов программного обеспечения. Поставщики оборудования могут предоставлять дополнительные решения для обеспечения высокого уровня доступности. Секции ESP не могут быть зеркально отображены.

Корпорация Майкрософт помещает HAL, загрузчик и другие файлы, необходимые для загрузки операционной системы, в ESP.

Esp должен быть первым на диске. Основное преимущество размещения ESP в первую очередь заключается в том, что невозможно охватывать тома, если ESP логически находится между двумя секциями данных, которые вы пытаетесь охватить.

Esp должен включать только файлы, необходимые для загрузки операционной системы, средства платформы, которые запускаются перед загрузкой операционной системы, или файлы, к которым необходимо получить доступ перед загрузкой операционной системы. Например, файлы, необходимые для обслуживания системы перед загрузкой, должны быть помещены в esp.

Другие дополнительные файлы или диагностика, используемые во время работы операционной системы, не следует помещать в ESP. Важно отметить, что пространство в ESP является ограниченным системным ресурсом; его основной целью является предоставление хранилища для файлов, необходимых для загрузки операционной системы.

Предпочтительным вариантом является размещение содержимого для добавления ценности в раздел изготовителя оборудования. Как и разделы OEM MBR, содержимое разделов GPT OEM (или других нераспознанных) не предоставляется (с учетом букв дисков или возвращается в списках томов). Пользователи получают предупреждение о том, что удаление секции может привести к сбою работы системы. Раздел изготовителя оборудования следует поместить перед MSR и после любого ESP на диске. Хотя это и не является архитектурным, это размещение имеет те же преимущества, что и размещение ESP первым. Например, невозможно также охватывать тома, если раздел oem-производителя логически находится между двумя секциями данных, которые вы пытаетесь охватить.

Размещение в ESP — это вариант для приложений или файлов, которые выполняются в среде загрузки до операционной системы. Однако ESP является архитектурным общим пространством и представляет ограниченный ресурс. Использование пространства в ESP следует тщательно рассмотреть. Файлы, которые не относятся к среде загрузки до операционной системы, не следует помещать в ESP.

Зарезервированный раздел (Майкрософт) резервирует место на каждом диске для последующего использования программным обеспечением операционной системы. Диски GPT не допускают скрытые секторы. Программные компоненты, которые ранее использовали скрытые секторы, теперь выделяют части MSR для разделов, относящихся к компонентам. Например, преобразование базового диска в динамический диск приводит к уменьшению размера MSR на этом диске, а только что созданный раздел содержит базу данных динамического диска. MSR имеет GUID секции:

DEFINE_GUID (PARTITION_MSFT_RESERVED_GUID, 0xE3C9E316L, 0x0B5C, 0x4DB8, 0x81, 0x7D, 0xF9, 0x2D, 0xF0, 0x02, 0x15, 0xAE)

Каждый диск GPT должен содержать MSR. Порядок секций на диске должен быть ESP (при наличии), OEM (если таковой есть) и MSR, за которыми следуют основные разделы данных. Особенно важно, чтобы MSR был создан перед другими основными секциями данных.

MsR необходимо создать при записи сведений о секционирования диска на диск. Если изготовитель секционирует диск, производитель должен создать MSR одновременно. Если Windows секционирует диск во время установки, Windows создает MSR.

После секционирования диска не останется свободного места для создания MSR.

При первоначальном создании размер MSR зависит от размера диска:

• На дисках размером менее 16 ГБ размер MSR составляет 32 МБ.
• На дисках размером не менее 16 ГБ значение MSR составляет 128 МБ.

По мере того как MSR делится на другие секции, он становится меньше.

Реализация Windows GPT ESP

Для систем UEFI загрузочный диск должен содержать ESP, MSR и по крайней мере один базовый раздел данных, содержащий операционную систему. В системе должно существовать только одно esp, даже если в ней установлено несколько операционных систем. В конфигурации зеркальной загрузки может быть два диска с ESP, но они считаются избыточной копией того же ESP. Каждый диск данных должен содержать по крайней мере MSR и один базовый раздел данных.

Все базовые секции данных на диске должны быть смежными. Как отмечалось выше, размещение конкретного изготовителя оборудования или другой нераспознанной секции между секциями данных накладывает ограничения на последующее расширение тома.

Базовые секции данных соответствуют основным секциям MBR 0x6 (FAT), 0x7 (NTFS) или 0xB (FAT32). Каждый базовый раздел можно подключить с помощью буквы диска или точки подключения, другого объекта устройства тома или и того, и другого. Каждая базовая секция данных представлена в Windows как объект устройства тома и при необходимости в виде точки подключения или буквы диска.

Он имеет следующий guid типа секции.

DEFINE_GUID (PARTITION_BASIC_DATA_GUID, 0xEBD0A0A2L, 0xB9E5, 0x4433, 0x87, 0xC0, 0x68, 0xB6, 0xB7, 0x26, 0x99, 0xC7);

Раздел ESP не скрыт, но также не имеет назначенной буквы диска. Он не будет отображаться в Обозреватель, если ему не будет назначена буква диска, но некоторые средства смогут перечислить его.

Пользователи не увидят эти секции, предоставляемые в Windows Обозреватель, а также не распознают файловую систему для устаревших программ, таких как индексирование контекста. Разделы, относящиеся к изготовителю оборудования, и другие нераспознанные разделы будут видны только в оснастке MMC "Управление дисками", так как они не будут иметь распознаваемую файловую систему.

Windows предоставляет только базовые секции данных. Другие секции с файловыми системами FAT могут быть подключены, но не предоставляются только программным способом. Только базовым секциям данных назначаются буквы дисков или точки подключения.

Файловая система ESP FAT подключена, но не предоставляется. Это позволяет программам, работающим под управлением Windows, обновлять содержимое ESP. Назначение буквы диска esp с помощью mountvol /s позволит получить доступ к секции. Для доступа к ESP требуются права администратора. Хотя MSR и все секции, созданные из MSR, могут иметь распознаваемые файловые системы, ни одна из них не предоставляется.

Windows не распознает все разделы или секции, связанные с другими операционными системами, связанные с изготовителем оборудования. Нераспознанные секции с распознаваемыми файловыми системами обрабатываются как ESP. Они будут установлены, но не подвергаются воздействию. В отличие от дисков MBR, нет никакой практической разницы между разделами, предназначенными для изготовителей оборудования, и другими секциями операционной системы; все являются "нераспознанными".

Пользователь может использовать средства управления дисками, такие как служебная программа управления дисками или diskpart.exe командной строке Windows. MSR и все секции, созданные из MSR, видны только из командной строки.

Динамические диски используют два разных раздела GPT

• Секция контейнера данных, соответствующая 0x42 секции MBR со следующим GUID: DEFINE_GUID (PARTITION_LDM_DATA_GUID, 0xAF9B60A0L, 0x1431, 0x4F62, 0xBC, 0x68, 0x33, 0x11, 0x71, 0x4A, 0x69, 0xAD);

• Секция, содержащая базу данных динамической конфигурации, со следующим ИДЕНТИФИКАТОРом GUID: DEFINE_GUID(PARTITION_LDM_METADATA_GUID, 0x5808C8AAL, 0x7E8F, 0x42E0, 0x85, 0xD2, 0xE1, 0xE9, 0x04, 0x34, 0xCF, 0xB3);

Тома создаются в контейнере данных и подключаются по умолчанию. Опять же, это точно так же, как содержимое 0x42 разделов MBR.

Чтобы диск можно было преобразовать в динамический, все основные секции данных на диске должны быть смежными. Если другие нераспознанные секции разделяют базовые секции данных, диск нельзя преобразовать. Это одна из причин, по которой MSR необходимо создать перед любыми базовыми секциями данных. Первым шагом при преобразовании является разделение части MSR для создания секции базы данных конфигурации. Все незагрузимые базовые секции объединяются в одну секцию контейнера данных. Загрузочные секции хранятся в виде отдельных секций контейнера данных. Это аналогично преобразованию первичных секций.

Windows XP и более поздние версии Windows отличаются от Windows 2000 тем, что базовые и расширенные секции преимущественно преобразуются в одну секцию 0x42, а не сохраняются в виде нескольких отдельных секций 0x42, как в Windows 2000.

Да. Дополнительные сведения см. в статье Как смешивать и сопоставлять диски GPT и MBR в одной системе?

Доступ к разделам диска GPT разных типов можно получить с помощью средств, перечисленных в следующей таблице.

С помощью API-интерфейсов пакета SDK для платформы Майкрософт можно также разрабатывать собственные средства для доступа к разделам диска GPT на примитивных уровнях.

Диски GPT и MBR управляются одинаково. Диски можно отформатировать как GPT или MBR с помощью программы командной строки Diskpart.exe или оснастки "Администратор дисков". Тома можно создавать как на дисках GPT, так и на дисках MBR, а диски обоих типов можно смешивать в одной группе динамических дисков.

Начиная с Windows XP в Windows не поддерживается набор FTdisk для дисков MBR или GPT. Единственная поддержка логических томов — это динамические диски.

Корпорация Майкрософт предлагает MBR2GPT.exe , которая преобразует диски из MBR в GPT.

NtfS рекомендуется использовать для всех базовых секций данных и всех динамических томов. Программа установки Windows и оснастка "Управление дисками" предлагают только NTFS. Чтобы обойти это, раздел или том необходимо отформатировать явным образом с помощью программы командной строки Format.

Управление дисками GPT и их содержимым

Вы можете создать диск GPT только на пустом, несекционированных дисках (необработанный диск или пустой диск MBR). Дополнительные сведения о создании дисков GPT см. в разделе Использование дисков GPT.

Существующий формат секции можно преобразовать в другой формат. Дополнительные сведения см. в следующих статьях TechNet:

• Изменение главного загрузочного диска на диск таблицы разделов GUID
• Изменение диска таблицы разделов GUID на главный загрузочный диск

Идентификаторы GUID диска и раздела больше не будут уникальными. Этого никогда не должно произойти. Вы можете создать по секторам копию содержимого ESP или базовых секций данных.

Вы можете скопировать весь диск GPT с помощью средств создания образов OPK; однако есть некоторые ключевые предостережения. Комплект предустановки OEM (OPK) инициализирует GUID диска и раздела равным нулю. При первой загрузке Windows операционная система создает уникальные идентификаторы GUID. OPK поддерживает только создание esp, MSR и базовых секций данных.

Если приложение записало guid диска или раздела, оно может нарушиться. Любые приложения, драйверы, служебные программы или реализации встроенного ПО, предоставляемые производителями систем или поставщиками приложений, которые полагаются на идентификаторы GUID, должны быть способны обрабатывать идентификаторы GUID, которые изменяются от значений инициализации OPK к значениям, созданным операционной системой.

Команда Diskpart.efi MAKE позволяет изготовителям оборудования упростить предустановку операционной системы и восстановление системы. Эту команду можно легко расширить, чтобы создать конфигурацию диска по умолчанию для платформы. Например, производитель системы может расширить команду MAKE, чтобы автоматически секционировать загрузочный диск с esp, MSR, разделом oem и одним базовым разделом данных.

Например, рассмотрим возможную конфигурацию диска с именем BOOT_DISK. В случае сбоя бизнес-восстановления make BOOT_DISK позволит клиенту полностью повторно разбить загрузочный диск на исходные заводские значения по умолчанию.

Если Windows обнаруживает повторяющийся GUID диска или раздела, При обнаружении Windows будет создавать новые идентификаторы GUID для любого повторяющегося GUID диска, ИДЕНТИФИКАТОРа GUID раздела MSR или базового GUID данных MSR. Это похоже на обработку повторяющихся подписей MBR в Windows 2000. Повторяющиеся идентификаторы GUID в динамическом контейнере или секции базы данных приводят к непредсказуемым результатам.