GPT和MBR分区结构的比较

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您是否想过计算机如何启动？无论硬件还是操作系统，所有计算机都使用传统的BIOS-MBR或可用的最新版本的操作系统采用的最新UEFI-GPT方法启动。

在本文中，我们将比较GPT和MBR分区结构； GPT代表GUID分区表，而MBR代表主引导记录。首先，我们首先了解引导过程。

以下各章重点介绍了GPT和MBR分区样式之间的区别，包括有关如何在两种样式之间进行转换的说明，并提供了有关选择内容的建议。

了解计算机启动过程

当您按下PC的电源按钮时，将开始执行，最终将执行 加载操作系统 进入记忆。第一次执行取决于硬盘的分区结构。
我们有两种类型的分区结构：MBR和GPT。驱动器上的分区结构定义了三件事：

  1. 驱动器上数据的结构。
  2. 如果分区可引导，则在启动过程中使用的代码。
  3. 分区开始和结束的位置。

MBR引导过程

回到我们的启动过程。因此，如果系统使用MBR分区结构，则第一个执行过程将加载BIOS。现在，BIOS-基本输入/输出系统包括引导加载程序固件。引导加载程序固件包含低级功能，例如从键盘读取，访问视频显示，执行磁盘I / O以及加载第一级引导加载程序的代码。在BIOS能够检测到引导设备之前，它会经历一系列系统配置功能，其开头为：

  • 开机自检。
  • 检测并初始化视频卡。
  • 显示BIOS启动屏幕。
  • 执行简短内存（RAM）测试。
  • 配置即插即用设备
  • 标识启动设备。

BIOS一旦检测到引导设备，就会将设备的第一个磁盘块读入内存。第一个磁盘块是MBR，它的大小为512字节。它包含三个必须适合此空间的项目：

  • 第一阶段引导程序（440字节）
  • 磁盘分区表（每个分区16字节X 4个分区）-MBR仅支持4个分区，有关更多信息，请稍后。
  • 磁盘签名（4个字节）

在此阶段，MBR扫描分区表，并将卷启动记录（VBR）加载到RAM中。

VBR通常包含一个初始程序加载器（IPL），它是启动引导过程的代码。初始程序加载程序包括第二阶段的引导加载程序，该加载程序随后会加载操作。在Windows NT衍生的系统（例如Windows XP）上，IPL首先加载另一个名为NT Loader（缩写为NTLDR）的程序，然后再加载操作系统。

对于基于Linux的操作系统，使用了称为GRUB的引导程序。引导过程与上述过程类似，唯一的区别在于阶段1和阶段2引导加载程序的命名。

在GRUB下，第一阶段的引导加载程序称为GRUB阶段1。GRUB阶段1加载第二阶段引导加载程序，称为GRUB阶段2。第二阶段的引导加载程序将硬盘上的操作系统加载，并向用户显示要引导的操作系统列表。

GPT引导过程

仍在引导过程中；使用GPT分区结构时，会发生以下情况。 GPT用途 UEFI 这样就避免了MBR存储第一阶段引导程序的过程，该过程随后会加载第二阶段引导程序。 UEFI-统一可扩展固件接口比BIOS更先进，可以解析文件系统，甚至可以自行加载文件。

因此，在打开计算机电源时，UEFI首先执行系统配置功能，例如电源管理，设置日期和其他系统管理组件，就像在BIOS中一样。

然后，UEFI读取GPT-GUID分区表。 GUID代表全局唯一IDentifier。 GPT位于驱动器的第一个块上，紧随第0个块之后，该块仍保留有旧版BIOS的MBR。

GPT定义了磁盘上的分区表，EFI引导加载程序从磁盘上标识EFI系统分区。系统分区包含安装在硬盘驱动器其他分区上的所有操作系统的引导程序。引导加载程序会初始化Windows引导管理器，然后会加载操作系统。

对于基于Linux的操作系统，有一个EFI意识的GRUB（Grand Unified Bootloader）版本可以加载文件，例如grub.efi或EFI加载程序可以加载文件，例如elilo.efi。
您可能已经注意到 UEFI-GPT 和 BIOS的MBR 加载引导加载程序而无需直接加载操作系统。但是，在UEFI中，没有经过BIOS中所示的多个引导程序。引导过程会首先发生，具体取决于您的硬件功能。

GPT和MBR分区结构之间的差异

如果您曾尝试在新计算机上安装Windows 8或10操作系统，则可能会询问您是否要使用MBR或GPT分区结构。

如果您有兴趣了解更多信息或计划使用新操作系统设置计算机，请继续阅读。我们已经研究了引导过程中的差异，在对驱动器进行分区或确定分区结构时应记住这些差异。

GPT是一种更新，更高级的分区结构，它具有许多优点，我将在下面列出。 MBR已经使用了很长时间，它稳定并且仍然是最兼容的。尽管由于GPT具有更高级的功能，GPT可能会逐渐取代MBR，但在某些情况下MBR仍然是必需的。

主引导记录

MBR是用于管理驱动器分区的传统分区结构。由于它与大多数系统兼容，因此仍然被大多数人广泛使用。 MBR位于硬盘驱动器的第一块，或更简单地说，位于硬盘驱动器的开始。它保存分区表-硬盘中逻辑分区的组织信息。

MBR还包含可执行代码，该代码在分区中扫描活动的OS，并初始化OS的启动过程。

MBR磁盘仅允许四个主分区。如果您想要更多的分区，可以将第四个分区设置为扩展分区，这样您就可以在其中创建更多的子分区或逻辑驱动器。

MBR使用32位记录分区，因此每个分区的最大大小限制为2TB。

优点

  • 它与大多数系统兼容。

缺点

  • 它仅允许4个分区，并可以选择在第4个分区上具有更多子分区。
  • 它将分区大小限制为最大2TB。
  • 分区信息仅存储在一个位置-MBR。如果损坏，则整个硬盘驱动器将变得不可读。

GUID分区表（GPT）

GPT是用于定义硬盘分区结构的更新标准。它使用GUID（全局唯一标识符）定义分区结构。

它是UEFI标准的一部分，这意味着基于UEFI的系统只能安装在使用GPT的驱动器上，例如Windows 8安全启动功能。

即使某些操作系统可能限制为128个分区，GPT也允许创建无限的分区。此外，GPT对分区的大小没有限制。

优点

  • 它允许无限数量的分区-以操作系统为限制，例如Windows最多允许128个分区。
  • 它不限制分区的大小-大小限制取决于操作系统。它的限制大于今天制作的任何磁盘。对于具有512字节扇区的磁盘，最大大小为9.4 ZB（Zettabyte为1,099,511,627,776 Terabyte）
  • GPT存储分区和启动数据的副本，如果主GPT标头中的数据损坏，则GPT可以恢复。
  • 它存储循环冗余校验值以检查其数据的完整性（用于验证GPT标头的完整性）。万一损坏，GPT可以注意到问题并尝试从驱动器上的其他位置恢复损坏的数据。

缺点

  • 它可能与旧系统不兼容。

GPT与MBR

  • GPT允许无限数量的分区，而MBR仅允许4个分区
  • GPT允许分区上的大小不受限制，而MBR仅允许2TB。
  • GPT存储分区数据的副本，以便在主GPT标头损坏时进行恢复； MBR仅将分区数据的一个副本存储在硬盘驱动器的第一块中，因此在损坏分区数据的情况下，驱动器将无法使用。
  • GPT存储循环冗余校验值，以继续检查驱动器上的数据是否仍然完好无损，并可以在磁盘损坏的其他部分进行必要的修复； MBR无法知道磁盘上的数据是否仍然完整，您只能找出计算机无法启动或分区消失的时间。

操作系统兼容性

GPT驱动器的第一个块（块0）包含一个保护性MBR，该MBR的信息表明该驱动器具有单个分区，该分区遍布整个驱动器。如果您使用的旧工具只能读取MBR磁盘，则它将标识一个分区，该分区扩展到整个硬盘驱动器。这样可以确保旧工具不会将GPT驱动器误认为是空的，并最终用新的MBR覆盖其GPT数据。

此MBR保护GPT数据不被覆盖。

Intel Mac Books默认情况下使用GPT，并且无法在MBR系统上安装Mac OSX。即使Mac OS X可以在MBR磁盘上运行，也无法在其上安装。我从字面上尝试过但没有成功。

大多数Linux操作系统与GPT兼容。在磁盘上设置Linux OS时，将安装GRUB 2作为引导加载程序。

对于Windows操作系统，仅在运行64位版本的Windows Vista，7、8、10和相应服务器版本的基于UEFI的计算机上，才可以从GPT引导。如果您购买的笔记本电脑预装了Windows 8 64位版本，则很可能是使用GPT。

Windows 7和更早版本的默认配置是MBR，但是您仍可以转换为GPT，正如我将在本文中介绍的那样。

Windows Vista，7、8、10的所有版本都可以读取和使用GPT进行数据-但是，如果没有UEFI，则无法从GPT驱动器启动。

那么GPT或MBR？

您可以对MBR或GPT感到满意。但是考虑到优点，GPT的性能已经超过了前面列出的MBR，并且现代计算机正朝着它迁移，您可能会考虑使用GPT。如果您的目标是支持较旧的系统，或者想引导使用传统BIOS的计算机，则必须坚持使用MBR。

检查硬盘的分区类型

您可以使用“磁盘管理”检查连接到Windows PC的任何硬盘驱动器的分区类型。要启动磁盘管理，请执行以下操作：

使用键盘快捷键Windows-R打开运行框。

键入diskmgmt.msc，然后按Enter键。

Windows将扫描硬盘驱动器，并在片刻后显示一个表示。要检查任何硬盘驱动器的分区类型，请先右键单击界面下半部分的“磁盘”磁贴。重要的是，右键单击磁盘1，磁盘2，依此类推，而不是在分区上。

disk management properties

从打开的上下文菜单中选择属性选项。这将打开所选磁盘的属性窗口。
切换到“卷”选项卡，然后在打开的页面上的磁盘信息下查看“分区样式”值。它突出显示分区类型。

look up partition style

如果您更喜欢使用命令行，则可以执行以下操作。该方法的优点是速度更快，因为它可以直接列出所有磁盘和分区样式。

  1. 点击Windows键，键入cmd.exe，按住Ctrl键和Shift键，然后按Enter键。
  2. 确认打开的UAC提示符，这将打开提升的命令提示符窗口。
  3. 输入diskpart并按Enter。
  4. 键入列表磁盘，然后再次按Enter。

diskpart list disk
现在列出了所有磁盘。检查Gpt列以查找特定磁盘是MBR还是GPT。如果您在栏中看到*，则表示磁盘正在使用GPT，如果没有，则使用MBR。

Windows安装期间在MBR和GPT之间转换

在硬盘驱动器上安装Windows时，可能会收到两种常见的错误消息：

  • 错误1：“ Windows无法安装到该磁盘。所选磁盘不是GPT分区样式。”
  • 错误2：“ Windows无法安装到该磁盘。所选磁盘具有GPT分区样式。

当出现这些错误消息之一时，您可能无法选择分区来继续安装。但这并不意味着您的计算机有问题。

如您所知，MBR和GPT是硬盘的两个完全不同的分区结构。 MBR是传统的分区结构，而GPT是更新的标准。

当您尝试在基于UEFI的PC上安装Windows却未为UEFI模式或旧版BIOS兼容性配置硬盘驱动器分区时，会出现错误＃1。 Microsoft TechNet有两个选项可帮助您解决此错误。

  1. 在旧版BIOS兼容模式下重新启动计算机。此选项使您可以保留现有的分区样式。
  2. 使用GPT分区样式为UEFI重新格式化驱动器。此选项使您可以使用PC的UEFI固件功能。您可以按照下面提供的说明重新格式化驱动器，自己动手做。在执行此步骤之前，请始终先备份数据。

当然，可以使用第三方实用程序软件来帮助将磁盘转换为GPT格式并仍然保留数据，但是始终可以安全地备份数据，以防万一该实用程序无法完成转换

有关将硬盘驱动器从MBR转换为GPT的说明

manual conversion mbr gpt

使用Windows安装程序

  1. 关闭计算机，然后插入Windows安装介质（可以是USB闪存驱动器或DVD）
  2. 在UEFI模式下将计算机引导至DVD或USB闪存驱动器。
  3. 选择安装类型时选择“自定义”。
  4. 屏幕显示消息：“您要在哪里安装Windows？”选择驱动器上的所有分区，然后选择“删除”。
  5. 删除成功后，驱动器将显示单个未分配空间区域。
  6. 选择未分配的空间，然后单击下一步。 Windows检测到计算机已启动到UEFI模式，并使用GPT磁盘格式自动重新格式化驱动器，从而对其进行转换。此后开始安装。

使用手动转换

  1. 关闭计算机，然后插入Windows安装DVD或USB闪存驱动器。
  2. 在UEFI模式下将计算机引导至DVD或USB闪存驱动器。
  3. 在Windows安装程序内部，按Shift + F10打开命令提示符。请记住在键入以下命令后按Enter。
  4. 通过键入以下内容打开diskpart工具：diskpart
  5. 要标识要转换的驱动器，请键入列表磁盘，然后应看到以下内容：列表磁盘
  6. 如上例所示，通过键入select disk从上一步使用磁盘号从磁盘列表中选择驱动器：select disk＃
  7. 通过键入以下内容清洁驱动器：clean
  8. 通过键入以下内容转换为GPT：convert gpt
  9. 键入exit，然后按Enter键以关闭diskpart。
  10. 关闭命令提示符以返回Windows安装。
  11. 选择安装类型时，请选择``自定义''。该驱动器将显示为未分配空间的单个分区。
  12. 选择此未分配空间，然后单击下一步。 Windows开始安装。

将硬盘从GPT转换为MBR的说明

有时可能有必要转换为MBR分区结构，例如，当您在尝试将Windows安装到磁盘时看到以下错误消息时。

'Windows无法安装到该磁盘。所选磁盘具有GPT分区样式。

仅在Windows Vista，7、8、10的64位版本以及基于UEFI的系统上的相应服务器版本上才支持从GPT引导。上面的错误信息表明您的计算机不支持UEFI，因此您只能使用与MBR分区结构一起使用的BIOS。

要变通解决此错误消息，Microsoft TechNet建议使用以下选项：

  1. 以旧版BIOS兼容模式重新启动PC。此选项使您可以保留现有的分区样式。
  2. 将驱动器重新格式化为MBR，以便计算机的固件功能支持。此步骤将清除所有数据，因此在继续操作之前，请记住进行备份。当然，有第三方实用程序软件可以帮助将驱动器转换为MBR格式，并且仍然保留数据，但是始终可以安全地备份数据，以防万一该实用程序无法完成转换。

如果您选择转换为MBR的选项二，请按照下列步骤操作：

使用Windows安装程序

  1. 关闭计算机，然后插入Windows安装介质（可以是USB闪存驱动器或DVD）
  2. 在BIOS模式下将计算机引导至DVD或USB闪存驱动器。
  3. 选择安装类型时选择“自定义”。
  4. 屏幕显示消息：“您要在哪里安装Windows？”选择驱动器上的所有分区，然后选择“删除”。
  5. 删除成功后，驱动器将显示单个未分配空间区域。选择未分配的空间，然后单击下一步。 Windows检测到计算机已启动进入BIOS模式，并使用MBR磁盘格式自动重新格式化驱动器，从而对其进行转换。此后开始安装。

使用手动转换

  1. 关闭计算机，然后插入Windows安装DVD或USB闪存驱动器。
  2. 在BIOS模式下将计算机引导至DVD或USB闪存驱动器。
  3. 在Windows安装程序内部，按Shift + F10打开命令提示符。请记住在键入以下命令后按Enter。
  4. 通过键入以下内容打开diskpart工具： 磁盘部分
  5. 要确定要转换的驱动器类型，您应该看到以下内容： 列出磁盘
  6. 如上例所示，通过键入select disk从上一步使用磁盘号从磁盘列表中选择驱动器： 选择磁盘号
  7. 通过键入以下内容清洁驱动器： 清洁
  8. 8.通过键入以下内容转换为MBR： 转换mbr
  9. 键入exit，然后按Enter键以关闭diskpart。
  10. 关闭命令提示符以返回Windows安装。
  11. 选择安装类型时，请选择``自定义''。该驱动器将显示为未分配空间的单个分区。
  12. 选择此未分配空间，然后单击下一步。 Windows开始安装。

教育影片

什么是驱动器分区？

BIOS和UEFI之间的差异

MBR和GPT分区表

资源资源

以下资源提供了有关MBR或GPT分区样式的更多信息：