Tabulka oddílů GUID

GUID Partition Table ( GPT ), v němčině tabulka oddílů GUID (z angličtiny Globally Unique Identifier ), je standardem pro formát tabulek oddílů na datových nosičích, jako jsou pevné disky . Specifikace je součástí standardu UEFI , který na základě sálových počítačů nahradil BIOS v počítačích zhruba od roku 2000 . GPT je nástupcem tabulky oddílů hlavního spouštěcího záznamu . Tabulky oddílů GUID lze také použít jako firmware na počítačích s BIOSem, s výhradou omezení .

konstrukce

Schematické znázornění GPT. Každý blok LBA odpovídá sektoru pevného disku a má velikost 512 bajtů. Záporná čísla představují polohu měřenou od konce nosiče dat, přičemž LBA −1 je posledním adresovatelným blokem.

Podle schématu GPT se datový nosič skládá z následujících oblastí:

• Master Boot Record (MBR) v sektoru 0 (první, 512bajtový datový blok ), jehož speciální konfigurace umožňuje použití disku v operačních systémech MBR a chrání jej před změnami pomocí nástrojů pro dělení MBR (Schutz-MBR; od Anglický ochranný MBR )
• primární tabulka oddílů GUID (GPT), skládající se ze záhlaví a položek oddílů
• Příčky
• sekundární GPT, skládající se ze záhlaví a položek oddílů

Sekundární tabulka oddílů GUID na konci disku je částečně kopií primárního GPT na začátku disku: Obsah polí pro pozice vlastního a alternativního záhlaví GPT se prohodí a adresa oddílu tabulka odkazuje na kopii tabulky oddílů na konci disku před alternativním záhlavím. Obě hlavičky GPT tedy mají také jiný CRC32 - kontrolní součet . Díky redundanci, kterou obsahuje, lze tabulku oddílů obnovit v případě chyby. Protože je do GPT zadán kontrolní součet, lze určit, zda jsou oba nebo které ze dvou GPT vadné.

Tabulka oddílů MBR

V prvním sektoru / bloku datového nosiče ( LBA  0) je MBR s klasickou tabulkou oddílů MBR a záznamem, který označuje zbytek datového nosiče jako obsazený. U nástroje pro vytváření oddílů, který může číst pouze tabulky oddílů MBR, ale nikoli tabulky GPT, se zdá, že je obsazeno celé místo na disku. MBR disku GPT tedy představuje ochranu obsahu disku, pokud to chcete provést pomocí nástrojů pro dělení, které ještě neznají přístup GPT (odtud anglický ochranný MBR ). ID oddíl je hodnota EE ₁₆ pro ochranu MBR (s následující tabulka oddílu GUID) nebo EF ₁₆ pro EFI systému.

Záhlaví tabulky oddílů GUID

Záhlaví primárního GPT je ve druhém sektoru / bloku ( LBA 1) a sekundární záložní GPT je v posledním sektoru / bloku (LBA −1). Samotná hlavička mimo jiné popisuje. použitelné bloky datového nosiče, polohu vlastní hlavičky a sekundární záložní hlavičky a také počet a velikost položek oddílu. Specifikace EFI vyžadují pro tabulku oddílů minimálně 16 384 bajtů, takže je zde místo pro 128 položek. Kromě toho je záhlaví a položky oddílů chráněno kontrolními součty CRC32 , které musí být zkontrolovány firmwarem , zavaděčem nebo operačním systémem . Pokud tedy záhlaví z. B. změněno pomocí hexadecimálního editoru , což činí kontrolní součet neplatným a systém se stává nestabilní nebo dokonce nepoužitelným.

V záhlaví GPT jsou uloženy následující informace:

Vstup do oddílu

Položky oddílu jsou uloženy v LBA 2 až LBA 33 (sekundární záhlaví: LBA -33 až LBA -1). Každá položka oddílu má 128 bajtů. To znamená, že na jeden logický blok lze uložit čtyři položky oddílu. Tento minimální počet 32 ​​sektorů pro položky oddílů předepsaný ve specifikaci lze podle potřeby zvýšit, takže maximální možný počet oblastí je v zásadě omezen pouze dostupným místem na disku.

V samotné položce oddílu jsou uložena následující data:

Jednotlivé položky jsou poměrně jednoduché. Prvních 16 bajtů popisuje typ oddílu. Například typ oddílu GUID pro systémový oddíl EFI je B. {C12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93B}. Následuje 16 bajtů s identifikátorem GUID oddílu. Následuje číslo prvního a posledního LBA sektoru oddílu, 8 bytů s atributy a názvem oddílu (36 znaků Unicode).

Microsoft definuje následující položky atributů:

Identifikátory GUID typu oddílu

Protože oddíly MBR lze v mnoha systémech převést na oddíly GUID, existuje pro mnoho typů oddílů GUID odpovídající typ oddílu MBR. I když jsou použity hybridní MBR, odpovídající oddíly jsou vytvořeny jednou s GUID a jednou s odpovídajícím typem oddílu MBR.

Konverze

V zásadě je možné převést z tabulky oddílů hlavního spouštěcího záznamu na tabulku oddílů GUID, ale to vyžaduje dostatečný volný prostor mezi MBR a prvním oddílem i po posledním oddílu, aby se přizpůsobila potřebná struktura dat pro oddíl GUID stůl, aby mohl. Tuto možnost mimo jiné nabízí program GPT fdisk (lépe známý jako gdisk). Do GPT je také možné přenést některé oddíly BSD disklabel.

Omezení

GPT používá Logical Block Addressing (LBA) se 64bitovými položkami, takže - s velikostí sektoru 512 bytů - lze adresovat pevné disky o celkové kapacitě 8  zebajtů . Maximální počet možných oddílů závisí na velikosti tabulky oddílů, která podle specifikace nabízí místo pro minimálně 128 oddílů. Ne všechny systémy tuto možnost nabízejí. gdiskNástroj pro dělení může například vytvořit větší tabulku oddílů.

Hybridní MBR

Hybridní MBR popisuje definici jednotlivých oddílů jak v tabulce oddílů GUID (GPT), tak v tabulce oddílů hlavního spouštěcího záznamu (MBR) . Přístup k oddílům je možný přes GPT i MBR, což umožňuje duální spouštění mezi operačními systémy, které používají nebo podporují pouze jednu ze dvou tabulek oddílů.

MBR je obvykle pouze celá oblast pro komplexní ochranu datové oblasti, která obsahuje to, co je považováno za ochranné MBR ( anglicky „ochranný MBR“ ). U hybridního dělení je v tabulce oddílů GUID i MBR definován jeden a stejný oddíl: protože hlavní spouštěcí záznam je hybridem skutečné tabulky oddílů GUID, používá se v tomto případě termín „hybridní MBR“.

U hybridního dělení je nebezpečí, že změna pouze jedné ze dvou tabulek oddílů může vést k hrubým chybám při dělení. Z tohoto důvodu musí být hybridní dělení prováděno pomocí programů k tomu určených a nesmí být za žádných okolností měněno pomocí nástrojů pro dělení v operačním systému, který používá pouze jednu ze dvou tabulek oddílů.

Počet hybridních oddílů je omezen na čtyři sdílené oddíly. Definování rozšířeného oddílu MBR není možné, protože GPT nepodporuje rozšířené oddíly. Naopak v tabulce oddílů hlavního spouštěcího záznamu je místo pouze pro celkem čtyři primární oddíly. Protože je pro EFI vyžadován primární oddíl - systémový oddíl EFI (ESP) - pro operační systémy nebo sdílené datové oddíly jsou k dispozici tři hybridní oddíly. Je to jediné bezpečné řešení rozdělit celý použitelný úložný prostor maximálně čtyřmi hybridními oddíly (včetně ESP).

Při ručním dělení je stále možné nemapovat všechny oddíly jako hybridní oddíly: pak operační systém, který vyhodnocuje pouze MBR, nemůže přistupovat ke všem oddílům, ale umožňuje dostatečný počet sdílených oddílů pro provoz s dvojitým zaváděním. V takové konfiguraci však neexistuje žádná ochrana pro oddíly GUID, které také neexistují jako oddíly MBR. Operační systém, který pouze vyhodnocuje MBR, vidí dále údajně nerozdělený a tedy prázdný úložný prostor, který nevyužívá žádný z oddílů MBR. Je na uživateli, aby operačnímu systému nedovolil využít tento úložný prostor, protože jej ve skutečnosti používají jiné oddíly GUID, takže obsahují data a chybné přepisování vede ke ztrátě dat v oddílech GUID.

Apple používá hybridní MBR s Boot Camp v systému macOS („OS X“ do roku 2016 a „Mac OS X“ do roku 2012) . Při spuštění systému Windows se to provádí pomocí modulu Compatibility Support Module (CSM) firmwaru Apple EFI, takže systém Windows používá tabulku oddílů MBR, jako počítač s BIOSem, ale nikoli tabulku oddílů GUID. Pokud je však spuštěn macOS, použije se tabulka oddílů GUID. Nástroj pro disky macOS automaticky vytvoří hybridní MBR, jakmile je jeden z oddílů naformátován systémem souborů FAT32 a na disku nejsou více než čtyři oddíly.

Podpora v operačních systémech

U operačních systémů založených na architektuře Itanium (také IA-64 pro anglickou architekturu Intel 64-bit ) je podpora GPT naprosto nezbytná, protože tyto počítače používají Extensible Firmware Interface . I když se PC nyní usadily přibližně v roce 2005, stále častěji se na UEFI nazývají BIOS nástupci a operační systémy díky architektuře IA -32 s podporou procesoru x86 GPT. Kromě odpovídajících verzí Itanium FreeBSD , HP-UX , Linux , NetBSD , OpenVMS , Solaris a Windows , které podporují GPT díky firmwaru, podporuje GPT také všechny verze x86-64, protože BIOS byl nahrazen UEFI .

Od převodu strojů Apple - Macintosh na procesory Intel počátkem roku 2006 za použití Mac OS X také GPT (od roku 2016 „macOS“), protože Macy s procesorem Intel vlastní variantu Apple EFI. Mac OS X Tiger (10.4, 2005) a novější však mohou také používat GPT média na platformě PowerPC, ale nelze z nich začít kvůli firmwaru .

Verze systému Windows XP, které byly stále vyvíjeny pro 32bitovou architekturu Intel i386, lze naopak instalovat a provozovat na pevném disku GPT pouze s omezeními. Mimo jiné čtou pouze MBR, ale ne GPT, aby získali data o rozdělení. Pomocí tabulek hybridních oddílů lze příslušné oddíly nastavit jako oddíly MBR i GPT, v MBR jsou však k dispozici maximálně tři primární oddíly, protože to neumožňuje více než čtyři položky a první oddíl je již pro EFI -Firmware je vyhrazen. Naopak rozšířené oddíly MBR, které mohou obsahovat více logických oddílů jako kontejnery, již GPT nepodporuje.

Až do vzniku Windows Vista na začátku roku 2007 byly 64bitové verze Windows primárně zaměřeny na provozovatele serverů a profesionální uživatele (např. CAD nebo grafika / design). To také zahrnuje edici Windows XP Professional x64 , která byla vydána v roce 2005 . Když byly vydány, komplexní podpora GPT byla k dispozici pouze u vybraného hardwaru prostřednictvím odpovídajících 64bitových ovladačů. S podobou systému Vista se dostupnost 64bitových ovladačů obecně zlepšila, takže obvykle také podporují verzi x64 systému XP.

V počáteční fázi zavádění při zkoušce 4 TB pevný disk rozdělen na GPT je odborný časopis c't zjištěno, že četné ovladače pevný disk od známých výrobců uložená data místo na požadované místo na začátku pevný disk při zápisu do oblastí nad 2 TB, takže došlo k obrovské ztrátě dat nebo dokonce ke ztrátě formátování pevného disku. Problém zřejmě nastal konkrétně u 32bitových verzí systému Windows XP, z nichž některé již podporovaly GPT, ale vzhledem k jejich 32bitovému designu ovladače s fyzickou velikostí sektoru 512 bajtů, která bývala běžná, byly Nelze překročit limit TB. Vzhledem k tomu, že použití takových oddílů se v té době nacházelo hlavně na serverech, tyto problémy s největší pravděpodobností vznikly při výměně pevných disků takového systému s jinými počítači.

64bitový Linux lze - bez jakékoli podpory UEFI nebo samostatné BIOS - zavést z oddílu GPT s GRUB2 . K tomu není nutné žádné UEFI - spojení GPT s (U) EFI proto není povinné.

OpenBSD podporuje instalaci systému x86_64 - UEFI na oddíl GPT od verze 5.9.

Individuální důkazy

1. ↑ ^{a b} Thorsten Leemhuis: Problémy s růstem - zvláštnosti v interakci Linuxu s velkými pevnými disky . In: c't . páska 2011 , č. 4 . Heise-Verlag , 31. ledna 2011, s. 170–172 ( archiv článků [přístup 2. května 2020]).  „[…] UEFI, často deklarovaný jako„ nástupce systému BIOS “[je] obvykle zmiňován ve stejném duchu jako GPT, ačkoli ten může být použit i samostatně - zaváděcí zavaděče kompatibilní s GPT, jako je stále mladý Grub2, začínají Linux bez jakékoli problémy bez UEFI. "
2. ↑ Seznam identifikátorů oddílů pro počítače . Technická univerzita v Eindhovenu. Citováno 18. dubna 2012.
3. ↑ Počet uefi.org ( Memento v originálu od 15. dubna 2012 do internetového archivu ) Info: archiv odkaz se automaticky vloží a dosud nebyl zkontrolován. Zkontrolujte původní a archivační odkaz podle pokynů a poté toto oznámení odeberte. (U) Specifikace EFI (anglicky) @1@ 2Šablona: Webachiv / IABot / www.uefi.org
4. ↑ e09127r3 EDD-4 Hybrid MBR boot code Annex (PDF; 119 kB) Citováno 18. května 2012.
5. ↑ Doporučené konfigurace pro diskové oddíly založené na UEFI v systému Windows 7 a Windows Server 2008 R2. Microsoft TechNet; Získaný 7. července 2015
6. ↑ Co je to Windows RE? Microsoft TechNet; Citováno 4. července 2015
7. ↑ https://github.com/onie/onie/blob/master/rootconf/x86_64/sysroot-lib-onie/onie-blkdev-common  ( stránka již není k dispozici , vyhledávání ve webových archivech )  Info: Odkaz byl automaticky vadný výrazný. Zkontrolujte odkaz podle pokynů a poté toto oznámení odstraňte.@1@ 2Šablona: Mrtvý odkaz / github.com  
8. ↑ onie.org
9. ↑ man.cat-v.org
10. ↑ vboot_reference / firmware / lib / cgptlib / include / gpt.h, zdrojový kód ChromeOS z 23. prosince 2010
11. ↑ chromium.org
12. ↑ freedesktop.org
13. ↑ ^{a b} freedesktop.org
14. ↑ horká linka c't : Co je to „Technologie rychlého startu“? z vydání 7/2014, přístupné 9. července 2015
15. ↑ gptfdisk na sourceforge.com (anglicky); Citováno 4. července 2015
16. ↑ Apple Developer: manuální stránka disklabel , přístup 12. července 2015
17. ↑ MacZFS.org: Oficiální stránka pro bezplatný ZFS pro Mac OS , přístup 9. července 2015
18. ↑ Správa zavaděčů EFI pro Linux: Základní principy , Rod Smith, přístup 9. července 2015
19. ↑ github.com
20. ^ Převod na nebo z GPT. Rod Smith (anglicky); Citováno 12. července 2015
21. ↑ Tabulka oddílů GUID. ( Blog ) Podpora UEFI, 26. ledna 2015, přístup 23. prosince 2018 (anglicky): „Výhody GPT; 3. Libovolný počet oddílů - závisí na prostoru přiděleném pro tabulku oddílů ... Ve výchozím nastavení obsahuje tabulka GPT prostor pro definování 128 oddílů. Pokud však chce uživatel definovat více oddílů, může přidělit více místa tabulce oddílů (v současné době je známo, že tuto funkci podporuje pouze gdisk). “ 
22. ↑ Systém RAID: 4 TB v jednom pouzdře , In: c't č. 2/2009, s. 54
23. ↑ Microsoft TechNet: Tabulka oddílů GUID
24. ↑ OpenBSD 5.9 ( cs )