GPT磁盘分区的结构原理

GPT磁盘由6部分结构组成，如图4-200所示。

图4-200　GPT磁盘的结构

保护MBR

保护MBR位于GPT磁盘的第一个扇区，也就是0号扇区，由磁盘签名、MBR磁盘分区表和结束标志组成，如图4-201所示。

图4-201　保护MBR

在保护MBR扇区中没有引导程序，分区表内只有一个表项，这个表项描述一个类型为0xEE的分区，分区起始地址是1号扇区，大小为四个字节所能存储的最大值（FF FF FF FF）。该分区的存在可以使计算机认为这个磁盘是合法的，并且已被使用，从而不再去试图对其进行分区、格式化等操作，而EFI根本不使用这个分区表。

GPT头

GPT头位于GPT磁盘的第二个扇区，也就是1号扇区，该扇区是在创建GPT磁盘时生成的，GPT头会定义分区表的起始位置、分区表的结束位置、每个分区表项的大小、分区表项的个数及分区表的校验和等信息。

图4-202所示是一个GPT头扇区。

图4-202　GPT头扇区

GPT头中各个参数的含义见表4-15。

表4-15　GPT头中各个参数的含义

再用模板的形式看一下GPT头的结构参数，如图4-203所示。

图4-203　GPT头的结构参数模板

对这些参数具体分析如下。

①00H～07H。长度为8字节，是GPT头的签名，十六进制为“45 46 49 20 50 41 52 54”，ASCII码为“EFI PART”。

②08H～0BH。长度为4字节，表示版本号。

③0CH～0FH。长度为4字节，是GPT头的总字节数，当前值为92，说明GPT头占用92字节。

④10H～13H。长度为4字节，是GPT头的CRC校验和。

⑤14H～17H。长度为4字节，保留不用。

⑥18H～1FH。长度为8字节，表示GPT头所在扇区号，通常为1号扇区，也就是GPT磁盘的第二个扇区。

⑦20H～27H。长度为8字节，是GPT头备份的所在扇区号，也就是GPT磁盘的最后一个扇区，当前值为2 503 871。

⑧28H～2FH。长度为8字节，是GPT分区区域的起始扇区号，当前值为34，GPT分区区域通常都是起始于GPT磁盘的34号扇区。

⑨30H～37H。长度为8字节，是GPT分区区域的结束扇区号，当前值为2 503 838。

⑩38H～47H。长度为16字节，是GPT磁盘的GUID。

⑪ 48H～4FH。长度为8字节，表示GPT分区表的起始扇区号，当前值为2，GPT分区表通常都是起始于GPT磁盘的2号扇区。

⑫50H～53H。长度为4字节，表示分区表项的个数。Windows系统限定GPT分区个数为128，每个分区占用一个分区表项，所以该值为128。

⑬54H～57H。长度为4字节，每个分区表项占用字节数，该值固定为128。

⑭58H～5BH。长度为4字节，是分区表的CRC校验和。

⑮5CH～1FFH。长度为420字节，保留不用。

分区表

分区表位于GPT磁盘的2～33号扇区，一共占用32个扇区，能够容纳128个分区表项，每个分区表项大小为128字节。因为每个分区表项管理一个分区，所以Windows系统允许GPT磁盘创建128个分区。

每个分区表项中记录着分区的起始和结束地址、分区类型的GUID、分区名字、分区属性和分区GUID，图4-204是一个GPT磁盘2号扇区的四个分区表项。

图4-204　四个分区表项

分区表项中各参数的含义见表4-16。

表4-16　分区表项中各个参数的含义

再用模板的形式看一下分区表项的结构参数，如图4-205所示。

图4-205　分区表项的模板

对这些参数具体分析如下。

①00H～0FH。长度为16字节，用来描述分区类型，其类型可以是前面提到过的EFI系统分区（ESP）、微软保留分区（MSR）、LDM元数据分区、LDM数据分区、OEM分区、主分区。

微软公司为GPT分区定义的类型见表4-17。

表4-17　微软公司定义的分区类型

Intel公司为GPT分区定义的类型见表4-18。

表4-18　InteI公司定义的分区类型

②10H～1FH。长度为16字节，是分区表的GUID，这个GUID对于分区来讲是唯一的。

③20H～27H。长度为8字节，是分区的起始地址，用LBA地址表示，在分区表项1中该值为34，说明第一个分区开始于GPT磁盘的34号扇区。

④28H～2FH。长度为8字节，是分区的结束地址，用LBA地址表示，在分区表项1中该值为65 569，说明第一个分区结束于GPT磁盘的65 569号扇区。

⑤30H～37H。长度为8字节，是分区的属性。

⑥38H～7FH。长度为72字节，是分区的名称，用Unicode码表示。例如，在第一个分区表项中分区名为“Microsoft reserved partition”，说明这是一个微软保留分区；第二个分区表项中分区名为“Basic data partition”，说明这是一个基本数据分区，也就是主分区。

分区区域

GPT分区区域通常都是起始于GPT磁盘的34号扇区，是整个GPT磁盘中最大的区域，由多个具体分区组成，如EFI系统分区（ESP）、微软保留分区（MSR）、LDM元数据分区、LDM数据分区、OEM分区、主分区等。分区区域的起始地址和结束地址由GPT头定义。

GPT头备份

GPT头有一个备份，放在GPT磁盘的最后一个扇区，但这个GPT头备份并不是GPT头的简单复制，它们的结构虽然一样，但其中的参数却有一些区别。

图4-206所示是一块GPT磁盘的最后一个扇区，也就是其GPT头的备份。

图4-206　GPT头的备份

GPT头备份中各个参数的含义如图4-207所示。

图4-207　GPT头备份的结构参数模板

对这些参数具体分析如下。

①00H～07H。长度为8字节，是GPT头的签名，十六进制为“45 46 49 20 50 41 52 54”，ASCII码为“EFI PART”。

②08H～0BH。长度为4字节，表示版本号。

③0CH～0FH。长度为4字节，是GPT头备份的总字节数。当前值为92，说明GPT头备份占用92字节。

④10H～13H。长度为4字节，是GPT头备份的CRC校验和。

⑤14H～17H。长度为4字节，保留不用。

⑥18H～1FH。长度为8字节，表示GPT头备份所在扇区号，当前值为2 503 871号扇区，也就是GPT磁盘的最后一个扇区。

⑦20H～27H。长度为8字节，是GPT头的所在扇区号，当前值为1号扇区，也就是GPT磁盘的第二个扇区。

⑧28H～2FH。长度为8字节，是GPT分区区域的起始扇区号，当前值为34，GPT分区区域通常都是起始于GPT磁盘的34号扇区。

⑨30H～37H。长度为8字节，是GPT分区区域的结束扇区号，当前值为2 503 838。

⑩38H～47H。长度为16字节，是GPT磁盘的GUID。

⑪ 48H～4FH。长度为8字节，表示GPT分区表备份的起始扇区号，当前值为2 503 839，这也是分区区域结束地址的下一个扇区，GPT分区表备份通常都是起始于GPT磁盘分区区域结束地址的下一个扇区。

⑫50H～53H。长度为4字节，表示分区表项的个数。Windows系统限定GPT分区个数为128，每个分区占用一个分区表项，所以该值为128。

⑬54H～57H。长度为4字节，每个分区表项占用字节数，该值固定为128。

⑭58H～5BH。长度为4字节，是分区表的CRC校验和。

⑮5CH～1FFH。长度为420字节，保留不用。

分区表备份

分区区域结束后，紧跟着就是分区表的备份，其地址在GPT头备份扇区中有描述。

分区表备份是对分区表32个扇区的完整备份。如果分区表被破坏，系统会自动读取分区表备份，也就能够保证正常地识别分区。

在图4-207中“GPT分区表备份起始扇区号”参数的值就是分区表备份所在的扇区号了。当前值为2 503 839，跳转到该扇区，看到的内容与GPT磁盘的2号扇区中分区表完全一样，其如图4-208所示。

图4-208　分区表备份

其模板如图4-209所示。

图4-209　分区表备份的模板

WinHex本身并没有提供GPT磁盘各数据结构的模板，这需要读者自己根据对GPT磁盘数据结构的掌握写出这些模板。