какая разница между gpt и mbr дисками

В чем разница между дисками MBR и GPT — что лучше?

При добавлении нового HDD или SSD к вашему компьютеру система поинтересуется у вас, как инициализировать ваш диск – в MBR или GPT. Возможно, вы уже встречались с этими терминами ранее, или столкнулись с ними совсем недавно, и хотите разобраться, какова суть и смысловая нагрузка данных понятий. В этой статье я расскажу, что такое MBR и GPT, какая между ними разница, а также какая из этих схем больше подойдёт для вашего ПК.

Как различаются диски MBR и GPT

«MBR» (аббревиатура от слов «Master Boot Record» — главная учётная запись) и «GPT» (аббревиатура от GUID Partition Table – таблица разделов GUID) – это две схемы разделов для HDD, SDD и различных съёмных устройств. Данные схемы выполняют схожую функцию, определяя специфику создания и организации разделов на вашем жёстком диске.

Чтобы узнать, какую схему использует ваш жёсткий диск, рекомендую скачать и установить бесплатную утилиту MiniTool Partition Wizard, и после её запуска на главном экране отобразится схема разделов, задействованная на вашем ПК.

Что относится конкретных различий, то данные схемы отличаются в следующем:

Время создания

Структура

MBR состоит из кода главного загрузчика, таблицы разделов жёсткого диска, и подписи диска (сигнатуры). При этом таблица разделов может иметь максимум 4 входа для основных (primary) разделов в ОС Виндовс.

В структуру GPT входит так называемый «защитный MBR» (используется для предотвращения идентификации размеченного GPT-диска как неразмеченного MBR-утилитами, сообщая последним, что данный диск – это большой GPT-раздел). Также туда входит первичный загрузчик таблицы разделов GUID (содержит информацию о своём размере и месте размещения, а также о размере и месте размещения второго загрузчика GPT). Первичный вход в таблицу разделов GUID, бекап (копия) входа в таблицу массивов GUID, и бекап загрузчика таблицы разделов GUID.

Таблица разделов GUID может содержать до 128 раздельных входов в Виндовс.

Количество разделов

Поскольку таблица разделом MBR может включать 4 основных входа в разделы, нам позволено создать только 4 основных раздела на диске MBR. Если мы захотим создать больше разделов, нам будет необходимо создать расширенный раздел, где будет большое количество логических разделов. Однако логические разделы не могут быть активными.

GPT же теоретически позволяет почти бесконечное количество разделов, но специфика Виндовс ограничивает его возможности максимум 128 разделами. Каждый раздел в GPT может функционировать как основной (primary) раздел на MBR-диске.

Поддерживаемое объёмы диска

Если мы инициализируем диск в MBR, тогда мы можем использовать 2TB или 16TB объёма жёсткого диска независимо от того, насколько велик данный диск. Если наш диск использует размер стандартного сектора в 512 байт, тогда мы можем использовать максимум 2 Терабайта. Если он использует сектор 4К (расширенный формат), тогда мы можем использовать 16 Терабайт.

GPT может использовать 2^64 логических блоков, и каждый логический блок может быть размером 512 байт или 4К. Потому диск с таблицей разделов GUID может достигать огромных размеров по сравнению с MBR-диском. На данный момент нельзя говорить о лимитах в GPT, так как ещё длительное время не будет существовать диска, превышающего данные размеры.

Разница между GPT и MBR в совместимости

Все современные ОС Виндовс могут использоваться GPT-диски для данных (Виндовс 7,8,10, Виндовс Server 2008, Виндовс Server 2012, Виндовс Server 2016, но только 64-битные версии ОС поддерживают загрузку с GPT-диска, когда поддерживается и активирован режим загрузки UEFI (UEFI boot mode).

При этом 32-битная версия Виндовс XP может только видеть «защитный MBR» (о нём я уже писал выше), и даже 64-битная версия данной ОС может использовать GPT только для данных.

Различный режим загрузки

Если материнская плата нашего компьютера поддерживает только режим загрузки «Legacy boot», мы можем загрузить Виндовс только из MBR-диска. Если вы захотите установить Виндовс на GPT-диск в этом режиме, вы получите сообщение «Виндовс не может быть установлен на этот диск. Выбранный диск имеет таблицу разделов GPT».

Однако если материнская плата нашего компьютера поддерживает только загрузку в UEFI, мы можем стартовать Виндовс только с GPT-диска. В ином случае мы получим ошибку, аналогичную уже упомянутой.

Но если ваша материнская плата поддерживает оба режима («Legacy boot» и «UEFI boot»), вам необходимо будет активировать (CSM – «Compatibility Support Module» – «Модуль поддержки совместимости») в БИОСе. В таком случае вы сможете загрузить Виндовс как с MBR, так и GPT, или сможете активировать UEFI когда вы хотите загрузить с GPT-диска, или активировать Legacy BIOS когда вы планируете загрузиться с MBR-диска.

Используйте режим CSM в ASUS UEFI BIOS

Что же лучше MBR или GPT

Попробуем проанализировать что лучше — MBR или GPT:

Заключение

Каково же отличие схем разделов MBR и GPT? Если у вас современная материнская плата с поддержкой UEFI – смело выбирайте GPT и наслаждайтесь его функционалом. Как мы можем видеть, за GPT будущее, а более архаичная схема MBR со времен канет в Лету. При этом ещё как минимум пару лет будет наблюдаться относительный паритет данных схем, потому «активным» пользователям MBR можно особо не спешить, так как о преждевременной «кончине» MBR говорить пока рановато.

Источник

Изучаем структуры MBR и GPT

Для работы с жестким диском его для начала необходимо как-то разметить, чтобы операционная система могла понять в какие области диска можно записывать информацию. Поскольку жесткие диски имеют большой объем, их пространство обычно разбивают на несколько частей — разделов диска. Каждому такому разделу может быть присвоена своя буква логического диска (для систем семейства Windows) и работать с ним можно, как будто это независимый диск в системе.

Способов разбиения дисков на разделы на сегодняшний день существует два. Первый способ — использовать MBR. Этот способ применялся еще чуть ли не с появления жестких дисков и работает с любыми операционными системами. Второй способ — использовать новую систему разметки — GPT. Этот способ поддерживается только современными операционными системами, поскольку он еще относительно молод.

Структура MBR

До недавнего времени структура MBR использовалась на всех персональных компьютерах для того, чтобы можно было разделить один большой физический жесткий диск (HDD) на несколько логических частей — разделы диска (partition). В настоящее время MBR активно вытесняется новой структурой разделения дисков на разделы — GPT (GUID Partition Table). Однако MBR используется еще довольно широко, так что посмотрим что она из себя представляет.

MBR всегда находится в первом секторе жесткого диска. При загрузке компьютера, BIOS считывает этот сектор с диска в память по адресу 0000:7C00h и передает ему управление.

Итак, первая секция структуры MBR — это секция с исполняемым кодом, который и будет руководить дальнейшей загрузкой. Размер этой секции может быть максимум 440 байт. Далее идут 4 байта, отведенные на идентификацию диска. В операционных системах, где идентификация не используется, это место может занимать исполняемый код. То же самое касается и последующих 2 байт.

Начиная со смещения 01BEh находится сама таблица разделов жесткого диска. Таблица состоит из 4 записей (по одной на каждый возможный раздел диска) размером 16 байт.

Структура записи для одного раздела:

Первым байтом в этой структуре является признак активности раздела. Этот признак определяет с какого раздела следует продолжить загрузку. Может быть только один активный раздел, иначе загрузка продолжена не будет.

Следующие три байта — это так называемые CHS-координаты первого сектора раздела.

По смещению 04h находится код типа раздела. Именно по этому типу можно определить что находится в данном разделе, какая файловая система на нем и т.п. Список зарезервированных типов разделов можно посмотреть, например, в википедии по ссылке Типы разделов.

После типа раздела идут 3 байта, определяющие CHS-координаты последнего сектора раздела.

CHS-координаты сектора расшифровываются как Cylinder Head Sector и соответственно обозначают номер цилиндра (дорожки), номер головки (поверхности) и номер сектора. Цилиндры и головки нумеруются с нуля, сектор нумеруется с единицы. Таким образом CHS=0/0/1 означает первый сектор на нулевом цилиндре на нулевой головке. Именно здесь находится сектор MBR.

Все разделы диска, за исключением первого, обычно начинаются с нулевой головки и первого сектора какого-либо цилиндра. То есть их адрес будет N/0/1. Первый раздел диска начинается с головки 1, то есть по адресу 0/1/1. Это все из-за того, что на нулевой головке место уже занято сектором MBR. Таким образом, между сектором MBR и началом первого раздела всегда есть дополнителььные неиспользуемые 62 сектора. Некоторые загрузчики ОС используют их для своих нужд.

Интересен формат хранения номера цилиндра и сектора в структуре записи раздела. Номер цилиндра и номер сектора делят между собой два байта, но не поровну, а как 10:6. То есть на номер сектора приходится младшие 6 бит младшего байта, что позволяет задавать номера секторов от 1 до 63. А на номер цилиндра отведено 10 бит — 8 бит старшего байта и оставшиеся 2 бита от младшего байта: «CCCCCCCC CCSSSSSS», причем в младшем байте находятся старшие биты номера цилиндра.

Проблема с CHS-координатами состоит в том, что с помощью такой записи можно адресовать максимум 8 Гб диска. В эпоху DOS это было приемлемо, однако довольно скоро этого перестало хватать. Для решения этой проблемы была разработана система адресации LBA (Logical Block Addressing), которая использовала плоскую 32-битную нумерацию секторов диска. Это позволило адресовать диски размером до 2Тб. Позже разрядность LBA увеличили до 48 бит, однако MBR эти изменения не затронули. В нем по-прежнему осталась 32-битная адресация секторов.

Итак, в настоящее время повсеместно используется LBA-адресация для секторов на диске и в структуре записи раздела адрес его первого сектора прописывается по смещению 08h, а размер раздела — по смещению 0Ch.

Для дисков размером до 8Гб (когда адресация по CHS еще возможна) поля структуры с CHS-координатами и LBA-адресации должны соответствовать друг другу по значению (корректно конвертироваться из одного формата в другой). У дисков размером более 8Гб значения всех трех байт CHS-координат должны быть равны FFh (для головки допускается также значение FEh).

В конце структуры MBR всегда находится сигнатура AA55h. Она в какой-то степени позволяет проверить, что сектор MBR не поврежден и содержит необходимые данные.

Расширенные разделы

Разделы, отмеченные в таблице типом 05h и 0Fh, это так называемые расширенные разделы. С их помощью можно создавать больше разделов на диске, чем это позволяет MBR. На самом деле расширенных разделов несколько больше, например есть разделы с типами C5h, 15h, 1Fh, 91h, 9Bh, 85h. В основном все эти типы разделов использовались в свое время различными операционными системами (такими как например OS/2, DR-DOS, FreeDOS) с одной и той же целью — увеличить количество разделов на диске. Однако со временем различные форматы отпали и остались только разделы с типами 05h и 0Fh. Единственное исключение — это тип 85h. Он до сих пор может использоваться в Linux для формирования второй цепочки логических дисков, скрытых от других операционных систем. Разделы с типом 05h используются для дисков менее 8Гб (где еще возможна адресация через CHS), а тип 0Fh используется для дисков больше 8Гб (и используется LBA-адресация).

В первом секторе расширенного раздела находится структура EBR (Extended Boot Record). Она во многом схожа со структурой MBR, но имеет следующие отличия:

В отличие от MBR, где позволяется создавать не более четырёх разделов, структура EBR позволяет организовать список логических разделов, ограниченный лишь размером раздела-контейнера (того самого, который с типом 05h или 0Fh). Для организации такого списка используется следующий формат записей: первая запись в таблице разделов EBR указывает на логический раздел, связанный с данным EBR, а вторая запись указывает на следующий в списке раздел EBR. Если данный логический раздел является последним в списке, то вторая запись в таблице разделов EBR должна быть заполнена нулями.

Формат записей разделов в EBR аналогичен формату записи в структуре MBR, однако логически немного отличается.

Признак активности раздела для разделов структуры EBR всегда будет 0, так как загрузка осуществлялась только с основных разделов диска. Координаты CHS, с которых начинается раздел используются, если не задействована LBA-адресация, также как и в структуре MBR.

А вот поля, где в режиме LBA-адресации должны находиться номер начального сектора и количество секторов раздела, в структуре EBR используются несколько иначе.

Для первой записи таблицы разделов EBR в поле начального сектора раздела (смещение 08h) записывается расстояние в секторах между текущим сектором EBR и началом логического раздела, на который ссылается запись. В поле количества секторов раздела (смещение 0Ch) в этом случае пишется размер этого логического раздела в секторах.

Для второй записи таблицы разделов EBR в поле начального сектора раздела записывается расстояние между сектором самой первой EBR и сектором следующей EBR в списке. В поле количества секторов раздела в этом случае пишется размер области диска от сектора этой следующей структуры EBR и до конца логического раздела, относящегося к этой структуре.

Таким образом, первая запись таблицы разделов описывает как найти, и какой размер занимает текущий логический раздел, а вторая запись описывает как найти, и какой размер занимает следующий EBR в списке, вместе со своим разделом.

Структура GPT

В современных компьютерах на смену BIOS пришла новая спецификация UEFI, а вместе с ней и новое устройство разделов на жестком диске — GUID Partition Table (GPT). В этой структуре были учтены все недостатки и ограничения, накладываемые MBR, и разработана она была с большим запасом на будущее.

В структуре GPT используется теперь только LBA-адресация, никаких CHS больше нет и никаких проблем с их конвертацией тоже. Причем под LBA-адреса отведено по 64 бита, что позволяет работать с ними без всяких ухищрений, как с 64-битными целыми числами, а также (если до этого дойдет) даст в будущем возможность без проблем расширить 48-битную LBA-адресацию до 64-битной.

Кроме того, в отличие от MBR, структура GPT хранит на диске две своих копии, одну в начале диска, а другую в конце. Таким образом, в случае повреждения основной структуры, будет возможность восстановить ее из сохраненной копии.

Рассмотрим теперь устройство структуры GPT подробнее. Вся структура GPT на жестком диске состоит из 6 частей:

Защитный MBR-сектор

Первый сектор на диске (с адресом LBA 0) — это все тот же MBR-сектор. Он оставлен для совместимости со старым программным обеспечением и предназначен для защиты GPT-структуры от случайных повреждений при работе программ, которым про GPT ничего не известно. Для таких программ структура разделов будет выглядеть как один раздел, занимающий все место на жестком диске.

Структура этого сектора ничем не отличается от обычного сектора MBR. В его таблице разделов дожна быть создана единственная запись с типом раздела 0xEE. Раздел должен начинаться с адреса LBA 1 и иметь размер 0xFFFFFFFF. В полях для CHS-адресации раздел соответственно должен начинаться с адреса 0/0/2 (сектор 1 занят под саму MBR) и иметь конечный CHS-адрес FF/FF/FF. Признак активного раздела должен иметь значение 0 (неактивный).

При работе компьютера с UEFI, данный MBR-сектор просто игнорируется и никакой код в нем также не выполняется.

Первичный GPT-заголовок

Этот заголовочный сектор содержит в себе данные о всех LBA-адресах, использующихся для разметки диска на разделы.

Структура GPT-заголовка:

Система UEFI проверяет корректность GPT-заголовка, используя контрольный суммы, вычисляемые по алгоритму CRC32. Если первичный заголовок поврежден, то проверяется контрольная сумма копии заголовка. Если контрольная сумма копии заголовка правильная, то эта копия используется для восстановления информации в первичном заголовке. Восстановление также происходит и в обратную сторону — если первичный заголовок корректный, а копия неверна, то копия восстанавливается по данным из первичного заголовка. Если же обе копии заголовка повреждены, то диск становится недоступным для работы.

У таблицы разделов дополнительно существует своя контрольная сумма, которая записывается в заголовке по смещению 0x58. При изменении данных в таблице разделов, эта сумма рассчитывается заново и обновляется в первичном заголовке и в его копии, а затем рассчитывается и обновляется контрольная сумма самих GPT-заголовков.

Таблица разделов диска

Следующей частью структуры GPT является собственно таблица разделов. В настоящее время операционные системы Windows и Linux используют одинаковый формат таблицы разделов — максимум 128 разделов, на каждую запись раздела выделяется по 128 байт, соответственно вся таблица разделов займет 128*128=16384 байт, или 32 сектора диска.

Источник

Чем отличается MBR от GPT

Если вы когда нибудь делали разметку диска или даже более того, пытались установить Linux на ноутбук с предустановленой Windows 8 или более новой версией, то скорее всего встречались с такими понятиями как таблица разделов, gpt и mbr. Даже если вы стерли Windows, все равно наверное задавались вопросом чем отличается mbr от gpt, какая таблица разделов лучше, какие преимущества gpt от mbr. В этой статье мы ответим на все эти вопросы и после ее прочтения вы уже будете точно знать какая таблица разделов вам нужна, но сначала немного теории.

Таблица разделов

Но вопрос в том, как система узнает структуру жесткого диска? По сути жесткий диск представляет собой огромное адресное пространство в которое можно записывать данные. Чтобы знать сколько разделов существует, какого они размера, на какой ячейке начинаются и на какой заканчиваются нужно где-то хранить эти данные. Вот тут уже нужна таблица разделов MBR или GPT. Или как они расшифровываются Master Boot Record и GUID Partition Table. Не смотря на то, что они отличаются архитектурой, они выполняют одну и ту же работу. Разница между mbr и gpt будет лучше понятна, если мы рассмотрим их по очереди.

MBR (Master Boot Record)

Очень неудобное ограничение MBR, это то, что вы можете иметь только четыре раздела диска. Это связанно с ограниченным количеством памяти выделенным под таблицу разделов. Так было с самого начала, но потом разработчики нашли решение. Обычные разделы начали называть первичными (primary), а также добавили расширенные (extended) и логические (logical). Один расширенный раздел, может содержать несколько логических, таким образом вы сможете создать необходимое количество разделов.

Кроме того MBR использует 32-битную адресацию пространства, поэтому вы сможете работать только с дисками размером до двух терабайт. Конечно, со временем появились способы поддерживать и большие объемы, но работать с ними она будет не так хорошо. Еще один минус в том, что MBR расположена только в начале диска и если вы ее случайно затрете, то диск станет полностью нечитаемым. Плюсом MBR можно назвать полную совместимость со многими операционными системами в том числе Windows, включая старые версии, Linux и MacOS.

GPT (GUID Partition Table)

GPT это современный стандарт управления разделами на жестком диске. Это часть стандарта EFI (Extensible Firmware Interface), разработанного в Intel для замены устаревшего BIOS.

GPT не содержит кода загрузчика, она рассчитывает что этим будет заниматься EFI, здесь размещена только таблица разделов. В блоке LBA0 находится MBR, это сделано для защиты от затирания GPT старыми утилитами работы с дисками, а уже с блока (LBA1) начинается сама GPT. Под таблицу разделов резервируется 16 384 байт памяти, по 512 на блок, а это 32 блока, таким образом первые разделы начнутся с блока LBA34 (32+1MBR+1GPT).

Важным преимуществом есть то, что количество разделов не ограничено. Точнее ограничено, только операционной системой. Ядро Linux поддерживает аж до 256 разделов.

Благодаря адресации LBA, GPT в отличии от MBR может создавать разделы до 9,4 ЗБ, а этого в ближайшее время вполне хватит.

Кроме того служебная информация GPT дублирована, она размещается не только в начале диска но и в конце, таким образом во многих случаях при повреждении GPT может сработать автоматическое восстановление и вы даже не заметите проблем. Тут уже сразу становится понятно, что лучше mbr или gpt.

GPT поддерживает юникод поэтому вы можете задавать имена и атрибуты разделам. Имена могут быть заданы на любом поддерживаемом языке и вы сможете обращаться к дискам по этим именам. Для дисков используются глобальные уникальные идентификаторы GUID (Globally Unique IDentifier), это одна из вариаций UUID с большей вероятностью уникальных значений, может также использоваться для идентификации дисков вместо имен.

Минусом или еще одним плюсом GPT есть то, что при загрузке проверяются контрольные суммы таблиц, а это значит, что если вы захотите что-то изменить вручную, то система не загрузится. Как видите разница между mbr и gpt просто колоссальная.

Поддержка операционных систем

MacOS и новые версии Windows начиная от Windows 8 используют GPT по умолчанию. Вы не сможете установить MacOS в системе с MBR, она будет работать на этом диске, но вы не сможете ее туда установить. Windows поддерживает как MBR так и GPT начиная с версии 8, более ранние версии установить на GPT не удастся, но работать с GPT можно начиная с XP.

Ядро Linux включает поддержку как MBR так и GPT, только для установки на GPT вам придется использовать загрузчик Grub2. Здесь сравнение MBR vs GPT не так однозначно. Если вам нужна старая операционная система ничего с GPT не выйдет.

Какая таблица разделов

Теперь давайте рассмотрим как узнать gpt или mbr используется на вашем компьютере. Конечно, если у вас предустановлена Windows 10 на ноутбуке, то тут и думать нечего, там точно GPT, но в других случаях будет полезно узнать.

В Linux мы можем использовать для этого утилиту fdisk. Просто выполните:

Disk /dev/sda: 465,8 GiB, 500107862016 bytes, 976773168 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x1c50df99

Выводы

Теперь вы знаете чем отличается mbr от gpt, и у вас не возникнет трудностей при выборе таблицы разделов. Если вы используете диск размером меньше двух терабайт и вам не нужно больше четырех разделов, то возможно и не стоит выбирать GPT. Некоторые старые BIOS не поддерживают нормальную загрузку системы с таблиц GPT, к тому же без UEFI вы не сможете установить Windows на эту таблицу разделов. Но если вы хотите устанавливать на GPT только Linux то ничего плохого в этом нет. Определять что лучше mbr или gpt нужно в зависимости от вашей ситуации.

Давайте подведем итог всего выше написанного и еще раз приведем преимущества gpt перед mbr:

Источник