MBR与GPT：磁盘分区样式详解

MBR与GPT：磁盘分区样式详解

MBR（主引导记录）和GPT（GUID分区表）是Windows系统中常用的两种磁盘分区样式。它们决定了硬盘（HDD）或固态硬盘（SSD）上数据的存储和访问方式。在初始化磁盘时，需要选择一种分区样式，这对于磁盘的使用至关重要。本文将详细介绍MBR和GPT的区别，并帮助读者判断哪种分区样式更适合自己的需求。

什么是MBR

MBR（主引导记录）是较早的磁盘类型，最早于1983年随IBM PC DOS 2.0引入。它得名于位于驱动器开头（第一个扇区）的引导扇区。下图是一个简化的MBR磁盘结构：

MBR扇区

MBR磁盘和GPT磁盘的第一个扇区都是MBR扇区，占用512字节，包含主引导代码（446字节）、磁盘分区表（DPT，64字节）和引导签名（2字节），标记MBR扇区的结束。该扇区中的信息描述了当前存储设备上分区的组织方式。因此，当该扇区损坏时，需要重建MBR才能使用磁盘。

分区

为了将磁盘用于数据存储，需要将其划分为称为分区的块。在MBR磁盘上，分区可分为主要分区和扩展分区。主要分区是可以安装操作系统的分区，可以设置为活动分区以从其启动计算机。除了主要分区占用的空间外，磁盘上剩余的空间称为扩展分区。与主要分区不同，扩展分区是一个存储单元，只能用于创建多个逻辑驱动器/分区，扩展分区本身没有驱动器号或文件系统。它更像是一个容器，用于容纳一个或多个具有驱动器号和文件系统的逻辑分区。

由于磁盘分区表总共为64字节，每个分区的信息占用16字节，因此最多可以创建四个主要分区。如果需要在磁盘上创建超过四个分区，应该将一个主要分区转换为扩展分区以创建逻辑分区。（在扩展分区内部，可以创建多个逻辑驱动器。）

MBR磁盘最明显的缺点是它只能处理最大2TiB（约2.2TB）的磁盘。这意味着如果使用MBR分区样式的大于2TiB的磁盘，只能使用最多2TiB的空间。

什么是GPT

GPT（GUID分区表）是与MBR相比更新的标准，作为UEFI倡议的一部分首次引入。与MBR分区方案相比，它更灵活，与现代硬件有更好的兼容性。

保护性MBR

GPT磁盘的第一个扇区也是MBR扇区。与MBR磁盘上的MBR扇区不同，GPT磁盘上的保护性MBR用于防止仅支持MBR磁盘的工具错误识别和覆盖GPT磁盘。

主GPT头

GPT磁盘的第二个扇区存储主GUID分区表头。它定义了分区条目（组成分区表）的位置和大小，以及用于验证GPT头完整性的循环冗余校验（CRC32）校验和。当CRC检测到数据损坏时，将尝试使用存储在磁盘末尾的备份恢复数据。

分区条目

从第三个扇区到第三十四扇区（共32个扇区）是分区条目。理论上，可以在GPT磁盘上创建无限数量的分区。但是，可以创建的分区数量将受到操作系统的限制。例如，在Windows中，每个分区条目占用128字节，因此在Windows中最多可以创建128（32*512/128=128）个分区。这是GPT磁盘与MBR磁盘显著不同的地方。

分区

GPT磁盘上没有扩展分区或逻辑分区，因为可以创建的主要分区数量没有限制。

备份分区条目/主GPT头

GPT磁盘会自动在磁盘末尾备份主GPT头和分区条目。这就是为什么GPT磁盘比MBR磁盘更安全、更可靠。当GPT头或分区表损坏时，这些备份将有助于恢复数据。

MBR和GPT的区别

MBR和GPT的结构差异决定了它们在其他方面的不同。基于结构和技术，MBR磁盘和GPT磁盘主要在支持的启动模式和兼容的操作系统方面有所不同。

启动模式

几乎所有的运行Windows的计算机都使用两种方式之一启动：BIOS-MBR方式或UEFI-GPT方式。这表明MBR磁盘仅支持传统的BIOS（基本输入/输出系统）模式，而GPT磁盘支持UEFI（统一可扩展固件接口）模式。

BIOS和UEFI本质上都是在您打开PC时启动的低级软件。BIOS是更传统的方式，而UEFI是更新的方式。

BIOS的启动过程：

1. 通电
2. 上电自检（POST）
3. 加载BIOS
4. 识别引导设备
5. BIOS检测存储在MBR扇区中的代码
6. MBR从活动分区的引导扇区加载代码
7. 引导扇区加载并运行引导加载程序

UEFI的启动过程：

1. 通电
2. UEFI中的引导管理器检查引导配置
3. 引导管理器加载到内存并执行操作系统加载程序或操作系统内核

UEFI-GPT相对于BIOS-MBR的优势：

• 更好地兼容大容量硬盘（大于2TiB）
• 支持超过四个主要分区
• 更快的启动时间
• 在界面中更好地支持图形和鼠标光标

支持的操作系统

除了启动方式外，MBR磁盘和GPT磁盘在支持的操作系统方面也有所不同。由于GPT是较新的分区方案，因此可能与旧的操作系统存在兼容性问题。实际上，除了32位Windows XP和Windows Server 2003版本外，所有版本的Windows（如Windows 10/8.1/7/XP/Vista）都可以读写GPT磁盘。但是，要从GPT磁盘启动，需要UEFI-based PC。同样，几乎所有Windows版本都可以读写MBR磁盘。要从MBR磁盘启动，请确保计算机的主板是BIOS或UEFI的BIOS模式。

GPT和MBR哪个更好

MBR是支持旧操作系统的传统分区表，而GPT是新的替代方案，没有磁盘大小和可创建分区数量的限制。要决定选择哪种分区方案，需要全面了解其优缺点。

GPT相对于MBR的优势：

• 支持大于2TiB的硬盘
• 允许创建理论上无限数量的分区
• 包含循环冗余校验以检查其数据的完整性
• 包含主GPT头和分区条目的备份，更好地保护磁盘上的数据

MBR相对于GPT的优势：

由于其历史原因，MBR磁盘与大多数Windows版本兼容，特别是旧版本。

因此，确定GPT或MBR哪个更好应该基于需求和拥有的硬件。例如，如果希望更快的启动时间，建议将系统磁盘设置为GPT；如果计算机是BIOS-based，选择MBR作为系统磁盘；如果使用小于2TB的磁盘进行数据存储，GPT和MBR都可以使用。

Windows 10使用GPT还是MBR

Windows 10可以使用GPT和MBR磁盘。Windows 10可以安装在GPT和MBR上，具体取决于计算机的固件。如果计算机具有BIOS固件，只能在MBR磁盘上安装Windows 10。如果计算机固件是UEFI-based，只能在GPT磁盘上安装Windows 10。如果计算机具有UEFI固件并具有BIOS兼容性，可以在MBR或GPT磁盘上安装Windows 10。如果尝试在UEFI-based计算机上的GPT磁盘上安装Windows，将收到错误“Windows无法安装到此磁盘。所选磁盘具有GPT分区样式。”类似地，如果尝试在BIOS-based计算机上的MBR磁盘上安装Windows，将看到错误提示“所选磁盘具有MBR分区表”。

如何检查磁盘的分区样式

在Windows磁盘管理中，可以检查硬盘的分区方案：

1. 右键单击“此电脑”并选择“管理”。
2. 转到“磁盘管理”。
3. 右键单击要检查的磁盘并选择“属性”。
4. 转到“卷”选项卡，在磁盘信息下可以看到分区样式。

如何相互转换MBR和GPT

可能需要将MBR磁盘转换为GPT磁盘或反之。例如，如果有一个大于2TiB的磁盘当前使用MBR分区样式。要使用其所有存储空间，需要将其转换为GPT。可以自由地在MBR和GPT之间转换数据磁盘。如果尝试转换系统磁盘，请确保计算机配备了相应的固件，即MBR的BIOS和GPT的UEFI，否则可能会遇到启动问题。

要更改MBR到GPT或GPT到MBR而不擦除磁盘上的数据，可以使用分区工具 - EaseUS分区大师：

1. 在计算机上安装并启动EaseUS分区大师。
2. 打开磁盘转换器选项卡，选择“MBR => GPT”并点击“下一步”继续。
3. 选择目标MBR磁盘，然后点击“转换”开始转换。

总结

现在应该对MBR和GPT分区方案有了基本了解。有了这些信息，下次初始化磁盘或选择计算机时可以做出更好的决策。