GPT磁盘分区基本介绍

GPT是GUID Partition Table的缩写，其含义为“全局唯一标识磁盘分区表”，GUID就是“全局唯一标识符（Globally Unique Identifier）”。

GUID分区表（GPT）是作为Extensible Firmware Interface（EFI）计划的一部分引入的，所以有必要先了解一下EFI。

EFI简介

Extensible Firmware Interface简称EFI，其含义为“可扩展固件接口”，是由Intel公司推出的一种在未来的计算机系统中替代BIOS的升级方案。

BIOS的全称是Basic Input/Output System，中文名是基本输入/输出系统。BIOS是操作系统和计算机硬件之间通信的桥梁，BIOS技术的兴起源于IBM PC/AT机器的流行及第一台由康柏公司研制生产的“克隆”PC。康柏公司当年为了简化启动的设置，引入了固化程序的概念，在启动时负责将PC初始化，然后再将控制权交给磁盘上的操作系统，就这样，BIOS一直沿用至今。

随着处理器研发技术的不断发展，CPU已经从32位时代进入到64位时代，而BIOS技术依然停留在16位汇编代码、寄存器参数调用的工作方式，Intel公司认为BIOS技术发展缓慢，所以在其基于64位的安腾处理器（Itanium）平台上推出了EFI技术。

EFI在开机时的作用和BIOS一样，就是初始化PC，但在细节上却又不一样。BIOS对PC的初始化，只是按照一定的顺序对硬件加电，简单地检查硬件是否能工作，而EFI不但检查硬件的完好性，还会加载硬件在EFI中的驱动程序，不用操作系统负责驱动的加载工作。

另外EFI的最革命之处，是颠覆了BIOS的界面概念，让操作界面和Windows一样易于上手。在EFI的操作界面中，鼠标成为了替代键盘的输入工具，各功能调节的模块也做的和Windows程序一样，可以说，EFI就是一个小型化的Windows系统。

对于操作系统来说，如果主板使用的是BIOS，那么操作系统就必须面对所有的硬件，大到主板显卡，小到鼠标键盘，每次重装系统或者系统升级，都必须手动安装新的驱动，否则硬件很可能无法正常工作。而基于EFI的主板则方便很多，因为EFI架构使用的驱动基于EFI Byte Code。EFI Byte Code有些类似于Java的中间代码，并不由CPU直接执行操作，而是需要EFI层进行翻译。对于不同的操作系统来说，EFI将硬件层很好地保护了起来，所有操作系统看到的，都只是EFI留给EFI Byte Code的程序接口，而EFI Byte Code又直接和Windows的API联系，这就意味着无论操作系统是Windows还是Linux，只要有EFI Byte Code支持，只需要一份驱动程序就能支持所有操作系统平台。

更为神奇的是，EFI Byte Code驱动还能绕过操作系统，直接安装在EFI环境中。这样对硬件的控制就由EFI层负责，EFI向操作系统直接提供硬件操作的接口，不需要操作系统再调用驱动。这种方式的优点是不需要进入操作系统，只需要进入EFI界面，更新驱动程序就可以完成，而且不需要对每一个操作系统进行驱动升级，只要EFI界面中升级一次，所有上层的操作系统都可以直接调用新的EFI接口。

EFI在开机之始就能够驱动所有的硬件，网络当然也不会例外，所以在EFI的操作界面中，程序可以直接连接上互联网，向外界求助操作系统的维修信息或者在线升级驱动程序。

既然EFI功能那么强大，那它存放在什么地方？是存放在原来的BIOS芯片中吗？答案当然是否定的。BIOS芯片只有256KB，远远不够EFI使用。EFI是以小型磁盘分区的形式存放在硬盘上的。EFI的安装，必须在支持EFI功能的主板上，使用光驱引导系统，然后对磁盘进行EFI化的处理。这个处理的过程，主要就是划分EFI独用的磁盘空间。

EFI的存储空间大约为几十MB到几百MB，具体视驱动文件多少而定。在这部分空间中，包含以下几个部分：

①Pre-EFI初始化模块；

②EFI驱动执行环境；

③EFI驱动程序；

④兼容性支持模块（CSM）；

⑤EFI高层应用；

⑥GUID 磁盘分区。

在实际应用中，EFI初始化模块和驱动执行环境通常被集成在一个只读存储器中。Pre-EFI初始化程序在系统开机的时候最先得到执行，它负责最初的CPU、北桥、南桥、内存和硬盘的初始化工作，紧接着载入EFI驱动。当EFI驱动程序被载入运行后，系统便具有控制所有硬件的能力。

在EFI规范中，一种突破传统MBR磁盘分区结构限制的GUID磁盘分区系统（GPT）被引入。新结构中，磁盘的分区数不再受限制（在MBR结构下，只能存在4个主磁盘分区），并且分区类型将由GUID来表示。在众多的分区类型中，EFI系统分区可以被EFI系统存取，用于存放部分驱动和应用程序。兼容性支持模块（CSM）是在x86平台EFI系统中的一个特殊的模块，它将为不具备EFI引导能力的操作系统提供类似于传统BIOS的系统服务。

也许有人担心EFI这种开放的模式将会导致新的安全隐患。因为EFI系统比传统的BIOS更易于受到计算机病毒的攻击，当一部分EFI驱动程序被破坏时，系统有可能面临无法引导的情况。实际上，系统引导所依赖的EFI驱动部分通常都不会存放在EFI的GUID分区中。即使分区中的驱动程序遭到破坏，也可以用简单的方法得到恢复，因为只读芯片中的EFI代码足够用来引导计算机从光驱启动，此时插入EFI的安装盘，对EFI的系统存储区域进行修复或者覆盖安装，就能将PC恢复到正常。而且这个修复过程对操作系统来说，等于是从两台配置一模一样配置计算机中的一台转移到另一台，并不会出现需要重新识别硬件的情况。EFI在概念上非常类似于一个低等级的操作系统，并且具有操控所有硬件资源的能力。

GPT磁盘分区的基本特点

虽然GPT来自于EFI计划，但并不依赖于EFI，GPT主要有如下特点：

①目前能够支持GPT磁盘分区的操作系统有Microsoft Windows XP x64版本、Windows Server 2003（64位）、Windows Server 2003 SP1（所有版本）、Vista、Windows Server 2008、Mac OS X、部分版本的UNIX和Linux、Windows XP、Windows Server 2003、Windows 2000及以下操作系统不能支持GPT磁盘分区。

②理论上，GPT磁盘在长度上最大可达2⁶⁴个逻辑块，每个逻辑块容量一般为512字节，最大分区（磁盘）容量受操作系统版本的影响。Windows XP和Windows Server 2003的原始版本中，每个物理磁盘的最大容量为2TB，包括所有分区。对于Windows Server 2003 SP1 Windows XP x64版本和以后的版本，支持的最大原始分区为18EB。

③EFI规范对分区数量几乎没有限制，但是Windows实现限制的分区数量为128个。GPT中的分区条目的保留空间大小会限制分区数量。

④Microsoft Windows XP x64版本、Windows Server 2003（64位）、Windows Server 2003 SP1（所有版本）、Vista、Windows Server 2008等操作系统只能在GPT磁盘分区上进行数据操作，只有基于Itanium的Windows系统才能从GPT分区上启动。

⑤GPT和MBR结构可以在支持GPT的系统上混合使用，但支持EFI的系统要求启动分区必须位于GPT磁盘上，另一个硬盘可以是MBR，也可以是GPT。

⑥不可以进行针对GPT磁盘的扇区到扇区的复制操作，因为这将导致磁盘和分区GUID不再是唯一的，不过可以针对GPT磁盘中的基本数据分区进行扇区到扇区的复制。

⑦在系统支持的情况下可以将MBR磁盘转换为GPT磁盘，但是只有在磁盘为空的情况下，才可以将GPT磁盘转换为MBR磁盘。