分享

Linux固件开发 | 几分钟看透GPT分区

 看见就非常 2022-03-28

分区分区,顾名思义就是划分区域,例如我们造房子的时候,首先在设计图纸上划分哪里是厨房、哪里是客厅、哪里是卧室等等,划分好区域好,这个区域如何装修、存放什么物品完全由你或者你的家人决定!同理,GPT分区意思是这个分区按照GPT标准划分,划分好区域后,某一个分区存放什么东西完全由你决定,例如内核、文件系统、用户数据等等!

注意点:LBA,英文全称Logical Block Address,逻辑区块地址。LBA是非常单纯的一种定址模式﹔从0开始编号来定位区块,例如第一区块LBA=0,第二区块LBA=1,依此类推。在现代计算机中,一个LBA通常是512字节,也就是一个逻辑扇区大小,这说明LBA=0的起始地址为0,结束地址为0x1ff

一、GPT分区结构图

二、保护MBR

保护MBR包含一个DOS分区表(LBA0),只包含一个类型值为0xEE的分区项,在小于2TB的磁盘上,大小为整个磁盘;在更大的磁盘上,它的大小固定为2TB。它的作用是阻止不能识别GPT分区的磁盘工具试图对其进行分区或格式化等操作,所以该扇区被称为“保护MBR”。实际上,EFI根本不使用这个分区表

三、EFI部分

EFI部分又可以分为4个区域:GPT头部、分区表项、分区区域、备份区域

3.1 GPT头部

起始于磁盘的LBA1,通常也只占用这个单一扇区。其作用是定义分区表的位置和大小GPT头还包含头和分区表的校验和,这样就可以及时发现错误。

3.2 分区表

这个区域由GPT头定义,一般占用磁盘LBA2~LBA33扇区。分区表中的每个分区项由起始地址、结束地址、类型值、名字、属性标志、GUID值组成。分区表建立后,128位的GUID对系统来说是唯一的。

3.3 分区区域

最大的区域,由分配给分区的扇区组成。这个区域的起始和结束地址由分区表项定义。例如Partition 1Entry 1定义。

分区区域就是存放你想要存放的东西,例如内核、文件系统、用户数据等等。

3.4 备份区

备份区域位于磁盘的尾部,包含GPT头部和分区表项的备份。它占用GPT结束扇区和EFI结束扇区之间的33个扇区。其中最后一个扇区用来备份1号扇区的GPT头部,其余的32个扇区用来备份LBA2~LBA33扇区的分区表项

四、数据结构

4.1 GPT头部数据结构

GPT头部位于磁盘的1号扇区(LBA1),其具体结构如下表所示:

相对字节偏移量(十六进制)字节数说明[整数皆以little endian方式表示]
00~078GPT头签名“45 46 49 20 50 41 52 54”(ASCII码“EFI PART”)
08~0B4版本号,目前是1.0版,其值是“00 00 01 00”
0C~0F4GPT头的大小(字节数),通常为“5C 00 00 00”(0x5C),也就是92字节
10~134GPT头CRC校验和(计算时把这个字段本身看做零值)
14~174保留,必须为“00 00 00 00”
18~1F8EFI信息区(GPT头)的起始扇区号,通常为“01 00 00 00 00 00 00 00”,也就是LBA1
20~278EFI信息区(GPT头)备份位置的扇区号,也就是EFI区域结束扇区号。通常是整个磁盘最末一个扇区。
28~2F8GPT分区区域的起始扇区号,通常为“22 00 00 00 00 00 00 00”(0x22),也即是LBA34
30~378GPT分区区域的结束扇区号,通常是倒数第34扇区。
38~4716磁盘GUID(全球唯一标识符,与UUID是同义词)
48~4F8分区表起始扇区号,通常为“02 00 00 00 00 00 00 00”(0x02),也就是LBA2
50~534分区表总项数,通常限定为“80 00 00 00”(0x80),也就是128个。
54~574每个分区表项占用字节数,通常限定为“80 00 00 00”(0x80),也就是128字节。
58~5B4分区表CRC校验和
5C~**保留,通常是全零填充

摘自u-boot/include/part_efi.h的结构体:

4.1 分区表项数据结构

分区表项结构如下:

相对字节偏移量(十六进制)字节数说明[整数皆以little endian方式表示]
00~0F16GUID表示的分区类型
10~1F16GUID表示的分区唯一标示符
20~278该分区的起始扇区,用LBA值表示。
28~2F8该分区的结束扇区(包含),用LBA值表示,通常是奇数
30~378该分区的属性标志
38~7F72UTF-16LE编码的人类可读的分区名称,最大32个字符。

注意,扇区尺寸不能假定为512字节,也就是说,一个扇区内可能存放4个以上的分区项,也可能只存放1个分区项的一部分。也就是说,除了头两个扇区(LBA 0 和 LBA 1)之外,GPT规范仅定义了数据结构的尺寸,而不关心使用多少个扇区进行存储。

摘自u-boot/include/part_efi.h_gpt_entry结构体:

分区类型如下:

相关操作系统GUID[little endian]含义
None00000000-0000-0000-0000-000000000000未使用
None024DEE41-33E7-11D3-9D69-0008C781F39FMBR分区表
NoneC12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93BEFI系统分区[EFI System partition (ESP)],必须是VFAT格式
NoneBC13C2FF-59E6-4262-A352-B275FD6F7172扩展boot分区,必须是VFAT格
None21686148-6449-6E6F-744E-656564454649BIOS引导分区,其对应的ASCII字符串"Hah!IdontNeedEFI"
NoneD3BFE2DE-3DAF-11DF-BA40-E3A556D89593Intel Fast Flash (iFFS) partition (for Intel Rapid Start technology)
WindowsE3C9E316-0B5C-4DB8-817D-F92DF00215AE微软保留分区
WindowsEBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7基本数据分区
WindowsDE94BBA4-06D1-4D40-A16A-BFD50179D6ACWindows恢复环境
Linux0FC63DAF-8483-4772-8E79-3D69D8477DE4数据分区Linux曾经使用和Windows基本数据分区相同的GUID。这个新的GUID是由GPT fdiskGNU Parted开发者根据Linux传统的"8300"分区代码发明的。
Linux44479540-F297-41B2-9AF7-D131D5F0458Ax86根分区 (/)。这是systemd的发明,可用于无fstab时的自动挂载
Linux4F68BCE3-E8CD-4DB1-96E7-FBCAF984B709x86-64根分区 (/)。这是systemd的发明,可用于无fstab时的自动挂载
Linux69DAD710-2CE4-4E3C-B16C-21A1D49ABED3ARM32根分区 (/)。这是systemd的发明,可用于无fstab时的自动挂载
LinuxB921B045-1DF0-41C3-AF44-4C6F280D3FAEAArch64根分区 (/)。这是systemd的发明,可用于无fstab时的自动挂载
Linux3B8F8425-20E0-4F3B-907F-1A25A76F98E8服务器数据分区(/srv)。这是systemd的发明,可用于无fstab时的自动挂载
Linux933AC7E1-2EB4-4F13-B844-0E14E2AEF915HOME分区 (/home)。这是systemd的发明,可用于无fstab时的自动挂载
Linux0657FD6D-A4AB-43C4-84E5-0933C84B4F4F交换分区(swap)。不是systemd的发明,但同样可用于无fstab时的自动挂载
LinuxA19D880F-05FC-4D3B-A006-743F0F84911ERAID分区
LinuxE6D6D379-F507-44C2-A23C-238F2A3DF928逻辑卷管理器(LVM)分区
Linux8DA63339-0007-60C0-C436-083AC8230908保留

摘自u-boot/include/part_efi.h_gpt_entry结构体:
摘自u-boot/include/efi.hefi_guid_t结构体:

Microsoft还进一步对分区的属性进行了细分:低位4字节表示与分区类型无关的属性高位4字节表示与分区类型有关的属性Microsoft目前使用了下列属性:

分区属性如下:

Bit解释
0系统分区(磁盘分区工具必须将此分区保持原样,不得做任何修改)
1EFI隐藏分区(EFI不可见分区)
2传统的BIOS的可引导分区标志
60只读
62隐藏
63不自动挂载,也就是不自动分配盘符

摘自u-boot/include/part_efi.h_gpt_entry结构体:


摘自u-boot/include/part_efi.hgpt_entry_attributes联合体:

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多