首先，我們先從硬盤存儲開始，我們的機械硬盤HDD(Hard Disk Drive)，盤片，磁頭，盤片轉軸及控制電機，磁頭控制器，數據轉換器，接口，緩存等幾個部分組成。機械硬盤中所有的盤片都裝在一個旋轉軸上，每張盤片之間是平行的，在每個盤片的存儲面上有一個磁頭，磁頭與盤片之間的距離比頭髮絲的直徑還小，所有的磁頭聯在一個磁頭控制器上，由磁頭控制器負責各個磁頭的運動。磁頭可沿盤片的半徑方向運動，加上盤片每分鐘幾千轉的高速旋轉，磁頭就可以定位在盤片的指定位置上進行數據的讀寫操作。數據通過磁頭由電磁流來改變極性方式被電磁流寫到磁盤上，也可以通過相反方式讀取。硬盤爲精密設備，進入硬盤的空氣必須過濾。
對於硬盤扇區、磁道、柱面的基本概念的理解：
head磁頭：每個盤片一般有上下兩面，分別對應1個磁頭，共2個磁頭
track 磁道：從外圈往裏圈0、1、2按順序編號
cylinder 柱面：磁道的集合，每個盤片的0磁道組合就是0柱面，1磁道組合就是1柱面
sectors 扇區：每個磁道又劃分大小爲512bytes的扇區
platter 圓盤：盤片
CHS（cylinder head sector）：
什麼是CHS？
百度百科：https://baike.baidu.com/item/CHS/3794705?fr=aladdin
從CentOS6中，我們依然可以看到其fdisk -l保留了CHS尋址方式的顯示方式
CHS是一個三元組，組成如下
- 採用24bit位尋址
- 其中前10位表示cylinder，中間8位表示head，後面6位表示sector
- 最大尋址空間8GB (512*2^6*2^10*2^8=8589934592=8GB)
LBA（logical block addressing）
- LBA是一個整數，通過轉換成CHS格式完成磁盤具體尋址
- ATA-1規範中定義了28位尋址模式，以每扇區512位組來計算，ATA-1所定義的28位LBA上限達到128 GiB。2002年ATA-6規範採用48位LBA，同樣以每扇區512位組計算容量上限可達128 Petabytes
由於CHS尋址方式的尋址空間在大概8GB以內，所以在磁盤容量小於大概8GB時，可以使用CHS尋址方式或是LBA尋址方式；在磁盤容量大於大概8GB時，則只能使用LBA尋址方式
我們爲什麼分區？
- 優化I/O性能
- 實現磁盤空間配額限制
- 提高修復速度
- 隔離系統和程序
- 安裝多個OS
- 採用不同文件系統
兩種分區方式：MBR，GPT
- MBR: Master Boot Record，1982年，使用32位表示扇區數，分區不超過2T
- 如何分區：按柱面
- 0磁道0扇區：512bytes
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- 446bytes: boot loader
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- 64bytes：分區表，其中每16bytes標識一個分區
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- 2bytes: 55AA
- MBR分區中一塊硬盤最多有4個主分區，也可以3主分區+1擴展(N個邏輯分區)
MBR分區結構
- 硬盤主引導記錄MBR由4個部分組成
- 主引導程序（偏移地址0000H--0088H），它負責從活動分區中裝載，並運行系統引導程序
- 出錯信息數據區，偏移地址0089H--00E1H爲出錯信息，00E2H--01BDH全爲0字節
- 分區表（DPT,Disk Partition Table）含4個分區項，偏移地址01BEH--01FDH,每個分區表項長16個字節，共64字節爲分區項1、分區項2、分區項3、分區項4
- 結束標誌字，偏移地址01FE--01FF的2個字節值爲結束標誌55AA
![聊聊MBR與GPT分區表]()
GPT分區
- GPT:GUID（Globals Unique Identifiers） partition table 支持128個分區，使用64位，支持8Z（ 512Byte/block ）64Z （ 4096Byte/block）
- 使用128位UUID(Universally Unique Identifier) 表示磁盤和分區 GPT分區表自動備份在頭和尾兩份，並有CRC校驗位
- UEFI (統一擴展固件接口)硬件支持GPT，使操作系統啓動
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MBR與GPT分區表的開機啓動
作者：知乎用戶
鏈接：https://www.zhihu.com/question/28471913/answer/155332057
來源：知乎
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UEFI+GPT最好用64位操作系統。
似乎人人都可以張嘴就說“我懂電腦”，但是總有一些看起來完全不懂但實際上非常基礎的東西讓“懂”與“不懂”清晰地劃清界限。比如UEFI+GPT就是其中之一，那些之前認爲自己已經精通電腦的人，遇到這個東西，忽然發現自己連繫統都不會裝了。 儘管UEFI以及GPT從誕生迄今已經十餘年了，但是由於它們的不普及性，導致對於絕大多數人來講它們是完全陌生的 ，甚至根本就不知道還有這種東西。 但是由於Windows8操作系統的面世，預裝Windows8的電腦開始統一採用UEFI+GPT，很多人被迫接觸到，感覺就像突然從天上掉下來的東西一樣，無所適從，一籌莫展—— “這到底是個什麼東西呢？” 一旦出現系統問題，唯一能做的解決辦法除了品牌機自帶的系統還原，最大能力不過就是把UEFI關閉，把硬盤從GPT再轉成MBR，從而徹底毀掉UEFI+GPT的優勢，重新回到陳舊落後的BIOS+MBR的系統安裝和運行方式上來。
1、GPT能使用大於2.2T的硬盤，MBR不行。支持最大卷爲18 EB（1EB=1048576TB）。
2、GPT可以支持無限個分區，微軟目前的限定是128個。Linux、ubuntu、macos都能支持這種分區格式。MBR最多4個主分區，超過4個再分區只能通過邏輯分區。
3、GPT分區磁盤有備份分區表來提高分區數據結構的完整性。
4、UEFI + GPT 開機啓動更快，開機時跳過外設檢測，並且可以實現啓動時原生分辨率，搭載固態硬盤開機時間很短，十秒左右。（沒有開機硬件自檢會稍微快了那麼1、2秒）
5、UEFI + GPT 支持Secure Boot。通過保護預啓動或預引導進程，抵禦bootkit***，從而提高安全性。所有在開機時比Windows內核更早加載，實現內核劫持的技術，都可以稱之爲Bootkit。
6、UEFI BIOS 可用鼠標操作圖形界面，不再是枯燥的藍底白字的英文。（Intel提出，用於取代BIOS）。UEFI的優越特性：可操作性、安全性、兼容性、可擴展性。
BIOS+MBR的系統引導文件可以和系統文件在同一分區的根目錄，也可以不與系統文件同一分區，只要系統引導文件所在分區爲活動的主分區即可啓動操作系統；而UEFI+GPT只能把系統引導文件放置在ESP分區，且操作系統必須在另外的主分區，也就是說，UEFI+GPT強制要求系統啓動文件與系統文件必須分離，不在同一分區。
BIOS+MBR一旦系統安裝好之後，如果系統引導文件在單獨的分區，此分區可以在操作系統中可見，也可以設置此分區爲隱藏，系統都可以正常啓動；而UEFI+GPT系統引導文件所在的ESP分區在操作系統中爲不可見，進入系統後自動隱藏。
這個是傳統的Legacy運行流程：
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這個是UEFI運行流程：
<img src="https://pic4.zhimg.com/50/v2-4365730cda76f9ccf6c0ee083fddcba3_hd.png" data-rawwidth="775" data-rawheight="151" class="origin_image zh-lightbox-thumb" width="775" data-original="https://pic4.zhimg.com/v2-4365730cda76f9ccf6c0ee083fddcba3_r.png">
對比採用傳統BIOS引導啓動方式，UEFI BIOS減少了BIOS自檢的步驟，節省了時間，從而加快平臺的啓動。
----------拓展，興趣就往下讀--------------
BIOS和UEFI、MBR和GPT 搭配情況：
（1）BIOS+MBR：可用，可啓動系統。最常見！這是最傳統的，系統都會支持；唯一的缺點就是不支持容量大於2T的硬盤。
（2）BIOS+GPT：可用，但是無法啓動系統。BIOS是可以使用GPT分區表的硬盤來作爲資料盤的，但不能引導系統；若電腦同時帶有容量小於2T的硬盤和容量大於2T的硬盤，小於2T的可以用MBR分區表安裝系統，而大於2T的可以使用GPT分區表來存放資料也沒什麼問題。但系統須使用64位系統。
BIOS+GPT也是合理的模式，但這種模式下無法啓動此硬盤上的系統，而如果只是作爲存儲盤，則沒有什麼影響。主硬盤BIOS+MBR裝系統、軟件，次硬盤BIOS+GPT存儲文件，這是很多影音文件發燒友在使用的模式。
（3）UEFI+MBR：可以把UEFI設置成Legacy模式（傳統模式）、打開CSM兼容模塊，讓其支持傳統MBR啓動，但純屬瞎折騰，帶來的效果同BIOS+MBR。沒有意義。
（4）UEFI+GPT：可用，可啓動系統。最常見！未來趨勢。如果要把大於2T的硬盤作爲系統盤來安裝系統的話，就必須如此。而且系統須使用64位系統，否則無法引導。但系統又不是傳統在PE下安裝後就能直接使用的，引導還得經過處理才行。UEFI和GPT是相輔相成的。
UEFI+GPT並不能非常有效的提高開機速度（當然，還是有點作用的），網傳的X秒啓動，大多數是混淆了WIN8/8.1的假關機功能造成的。理性對待UEFI+GPT，這只是一個新模式，不是神話。