BIOS的MBR与UEFI的GPT

*发表于 2014-1-16 23:49:00* | 查看: 2668| 回复: 7 · 发表于 2014-1-16 23:49:00

本帖最后由 Lwhite 于 2014-1-17 11:30 编辑

大家用linux、OS X或多系统进行引导或者分区的时候肯定会听说过这些东西，今天我们就来探讨一下它们是什么。

我们知道，我们打开电脑电源后会这样：

听到一声响声然后才会看到我们的主板品牌并且在下面有文字提醒你按DEL键可以进入BIOS设置界面。
冒出一大堆文字，里面夹杂着你的电脑硬件型号以及各种检查及格。
如果有装PE工具箱的话就会出现一个选启动PE工具箱还是启动Windows的选项。
最后才会出现WIN的商标并加载WIN。

然后咱们来简单分析一下整个过程发生了什么。

开机时首先加载的就是BIOS，当电脑的电源打开，BIOS就会被最先加载，然后把我们插在主板上的硬件进行初始化，并进行检查。根据你在BIOS上的偏好设置，然后决定该从哪个设备启动电脑。(无论是U盘，硬盘，还是光驱，软驱)。
BIOS读取硬盘上的MBR
根据MBR当中的引导代码启动引导程序(例如GRUB2，WIN默认是bootmgr。如果你是多个系统，那么他们能提供一个菜单给你选择使用哪个系统)
加载操作系统。

这样听上去，BIOS和MBR出事估计就开不了机了。

BIOS(Basic Input/Outpt System，基本输入输出系统)

它是PC机启动时加载的第一个软件，而且是存储在主板上面的。当电脑的电源打开，BIOS就会由主板上的闪存（flash memory）运行，并将芯片组和存储器子系统初始化。BIOS会把自己从闪存中，解压缩到系统的主存；并且从那边开始运行。PC的BIOS代码也包含诊断功能，以保证某些重要硬件组件，像是键盘、磁盘设备、输出输入端口等等，可以正常运作且正确地初始化。并且读取MBR。来继续启动引导程序。

由于现在的BIOS的运行效率和其它扩展性不能满足需求。所以推出了UEFI(也被称为EFI)。

UEFI(Unified Extensible Firmware Interface，统一可扩展固件接口)

它是新一代的BIOS，由于它模块化，所以扩展性很好，易于开发，任何PC部件开发厂商都能参与EFI驱动开发，而且使WIN的启动时间缩短了。最吸引人的是能用GPT。

但是它的负面问题很多。

由于Secure Boot的存在使得用户有可能无法选择自己想要的系统。Red Hat开发者Matthew Garrett在他的文章"UEFI secure booting"中忧虑UEFI的Secure Boot功能可能会影响Linux(贴有Windows 8认证贴纸的机器，默认Secure Boot启动，只预载了OEM和微软密钥，将无法以任何通用的Linux开机)。微软回应称顾客可能可以停用UEFI接口中的secure boot。然而，某些OEM厂商仍然可能在其产品中省略这项功能。稍晚，报告指出微软显然禁止在ARM系统上实现停用Secure Boot的功能。

@风烛椎名你买的笔记本差一点把你安装WIN7或者其它系统的权利剥夺了。幸好你的那个笔记本还有disable掉Secure Boot的选项。不然你就成了受害者了。

Ronald G. Minnich( coreboot 的共同作者) 和 Cory Doctorow (科幻小说家) 和数字权利运动者批评 EFI 是企图借由禁止用户完整控制他们的电脑，来保护知识产权。它并没有解决BIOS长期以来对多数硬件需要两种不同驱动程序的问题－－一个给固件，一个给操作系统。

三星笔记本用WIN7或者Linux直接变砖。要入厂换主板。原本当时的新闻把矛头全推向Linux。但是Linux 内核开发者 Matthew Garrett 正调查在三星笔记本启动 Linux 导致笔记本变砖 bug，结果发现在 Windows 下三星笔记本也会变砖。Garrett 在 Windows 上用一个用户空间测试程序让笔记本停止工作。他发现，如果 UEFI 变量储存空间占用过多笔记本就会启动失败。Garrett 发布了一个可以让三星笔记本变砖的测试代码。

由于UEFI比起原先的BIOS技术可以对远程网络开机提供更高的弹性，因此在标准的安全规定有一些疑虑。

由于它还是BIOS，所以要你的主板能支持才行。一般的新主板都会有UEFI模式的切换选项了。
支持GPT
负面问题依然很多

我们知道，我们给硬盘分区时是不用拆开硬盘然后像切蛋糕那样切出你的C盘D盘。只要用软件就可以了，但实际上分区是什么样的？这里就要用到MBR。

MBR(Master Boot Record,主引导记录)

它写在硬盘上的第一个扇区上。是一个古老的在BIOS上使用广泛的分区机制。我们的个人电脑一般都用它。

我们来看看它的结构

描述	大小(字节)
启动代码	446
分区表 (由四个大小为16字节的主分区表入口组成)	64
启动标识55AA	2
MBR, 总大小: 446+64+2=	512

启动代码会启动引导程序(例如GRUB2或者bootmgr)。分区表只有64字节，所以它只能分4个主分区，改分区时就是修改这里了。启动标识是固定的，如果不是的话MBR就会无效，这个硬盘就不能用。

MBR分区表里最多是4个主分区或者3个主分区+1个扩展分区。可以通过使用扩展分区并在里面划分逻辑分区来满足分区需求。(但是它也是有限的，在Linux下最多支持63个IDE分区，和15个SCSI(SCSI,SAS,USB,SATA接口)分区)

Win默认C盘为主分区，其他盘为扩展分区来解决无法满足数量的问题。

MBR支持32位和64位系统
MBR支持的分区数量是非常有限
MBR只支持不超过2T的硬盘，超过2T的硬盘只能使用2T空间

由于现在2TB的这个限制实在要命，即使有其他方法能使MBR支持超过2TB，但是已经无法满足需求了，所以推出了GPT。

GPT(GUID Partition Table,全局唯一标识分区表)

这是它的结构

它是UEFI的一部分，是为了代替MBR分区表所推出的新分区方案。

能兼容MBR
最大支持8Z的硬盘(1Z=1,073,741,824T，这个数量很夸张，Z,E,P,T,然后才到我们常用的G,单位相差太远了)
只能在64位系统使用

*发表于 2014-1-17 00:04:45* · 发表于 2014-1-17 00:04:45

技术宅

*发表于 2014-1-21 10:00:00* · 发表于 2014-1-21 10:00:00

以后硬盘的分区是不是全部归到GPT会比较好。。？

*发表于 2014-1-21 11:12:23* · 发表于 2014-1-21 11:12:23

@风烛椎名我的建议是，你没到4T你就别用，等到以后需要的时候再用。如果你的硬盘是3T的话，还可以凑合着让第三个分区的起始扇区在前2T里面。也可以靠改变扇区大小到4KiB的手法来让MBR支持达到16T。但是GPT不一定只能在UEFI上使用，其实BIOS也可以用GPT，只不过比较麻烦要写一些东西而已。而且可以通过diskgenius之类的工具转换分区到GPT而无需损坏你的数据(无痛转换，无需格式化)。毕竟GPT是兼容MBR的(图片上的那个Protective MBR可是真的能用的哦，当您的电脑的突然不能用GPT的时候那个MBR依然是能被识别而且正确使用的，但GPT分区就无法识别了)。