Что такое разметка диска
Вы когда-нибудь задумывались о том, как загружается компьютер? Независимо от аппаратуры и операционной системы, все компьютеры при загрузке используют или традиционный метод BIOS-MBR, или более современный UEFI-GPT, реализованный в последних версиях ОС.
В этой статье мы сравним структуры разделов GPT и MBR; GPT означает GUID Partition Table, а MBR — Master Boot Record. Начнём с того, что разберём сам процесс загрузки.
В следующих главах выделяются различия между стилями разделов GPT и MBR, в том числе приводятся инструкции, как осуществить преобразование между двумя стилями, и советы, какой из них выбрать.
Когда вы нажимаете кнопку питания на своём ПК, стартует процесс, который в итоге приведёт к загрузке операционной системы в память. Первая команда зависит от того, какова структура разделов на вашем жёстком диске.
Если два вида структур разделов: MBR и GPT. Структура разделов на диске определяет три вещи:
- Структура данных на диске.
- Код, который используется при загрузке, если раздел загрузочный.
- Где начинается и заканчивается раздел.
Процесс загрузки MBR
Вернёмся к процессу загрузки. Если в вашей системе используется структура разделов MBR, то первый процесс выполнения загрузит BIOS. Базовая структура ввода-вывода (Basic Input/Output System) включает в себя микропрограмму загрузчика. Микропрограмма загрузчика содержит низкоуровневые функции, такие как ввод с клавиатуры, доступ к видеодисплею, осуществление дисковых операций ввода-вывода и код для загрузки начальной стадии загрузчика. До того как BIOS может определить загрузочное устройство, он выполняет последовательность функций системной конфигурации, начиная со следующих:
- Самотестирование при включении питания.
- Обнаружение и инициализация видеокарты.
- Отображение стартового экрана BIOS.
- Осуществление быстрой проверки памяти (RAM).
- Конфигурация устройств plug and play.
- Определение загрузочного устройства.
- Первая стадия загрузчика (446 байт).
- Таблица разделов диска (16 байт на раздел × 4 раздела) — MBR поддерживает только четыре раздела, подробнее об этом ниже.
- Подпись (2 байта).
VBR обычно содержит начальный загрузчик программ — Initial Program Loader (IPL), этот код инициирует процесс загрузки. Начальный загрузчик программ включает в себя вторую стадию загрузчика, который затем загружает операционную систему. На системах семейства Windows NT, таких как Windows XP, начальный загрузчик программ сначала загружает другую программу под названием NT Loader (аббревиатура NTLDR), которая затем загружает операционную систему.
Для операционных систем на ядре Linux используется загрузчик GRUB (Grand Unified Bootloader). Процесс загрузки похож на описанный выше, единственная разница в наименовании загрузчиков на первой и второй стадии.
В GRUB первая стадия загрузчика называется GRUB Stage 1. Она загружает вторую стадию, известную как GRUB Stage 2. Вторая стадия загружает получает список операционных систем на жёстких дисках и предоставляет пользователю список для выбора ОС для загрузки.
Процесс загрузки GPT
На том же этапе загрузки в структуре разделов GPT происходит следующее. GPT использует UEFI, в котором нет такой как у MBR процедуры хранения в загрузочном секторе первой стадии загрузчика с последующим вызовом второй стадии загрузчика. UEFI — унифицированный расширяемый интерфейс прошивки (Unified Extensible Firmware Interface) — является более продвинутым интерфейсом, чем BIOS. Он может анализировать файловую систему и даже сам загружать файлы.
После включения вашего компьютера UEFI сначала выполняет функции системной конфигурации, также как и BIOS. Это управление энергопотреблением, установка дат и других компонентов управления системой.
GPT определяет таблицу разделов на диске, на которой загрузчик EFI распознает системный раздел EFI. Системный раздел содержит загрузчики для всех операционных систем, установленных на других разделах жёсткого диска. Загрузчик инициализирует менеджер загрузки Windows, который затем загружает операционную систему.
Для операционных систем на ядре Linux существует версия GRUB с поддержкой EFI, которая загружает файл, такой как grub.efi, или загрузчик EFI, который загружает свой файл, такой как elilo.efi.
Вы можете заметить, что и UEFI-GPT, и BIOS-MBR передают управление загрузчику, но сами напрямую не грузят операционную систему. Однако в UEFI не требуется проходиить через несколько стадий загрузчика, как в BIOS. Процесс загрузки происходит на самой ранней стадии, в зависимости от вашей аппаратной конфигурации.
Если вы когда-нибудь пытались установить Windows 8 или 10 на новый компьютер, то скорее всего видели вопрос: какую структуру разделов использовать, MBR или GPT.
Если вам хочется узнать больше или вы планируете установить новую операционную систему на компьютер, то читайте дальше. Мы уже рассмотрели различия в процессах загрузки, которые стоит держать в уме, разбивая диск или выбирая структуру разделов.
GPT — более новая и продвинутая структура разделов, и у неё много преимуществ, которые я перечислю ниже. MBR используется давно, она стабильная и обладает максимальной совместимостью. Хотя GPT со временем может вытеснить MBR, поскольку предлагает более продвинутые функции, но в некоторых случаях можно использовать только MBR.
Главная загрузочная запись
MBR — традиционная структура для управления разделами диска. Поскольку она совместима с большинством систем, то по-прежнему широко используется. Главная загрузочная запись расположена в первом секторе жёсткого диска или, проще говоря, в самом его начале. Она содержит таблицу разделов — информацию об организации логических разделов на жёстком диске.
MBR также содержит исполняемый код, который сканирует разделы на предмет активной ОС и инициализирует процедуру загрузки ОС.
Диск MBR допускает только четыре основных раздела. Если вам нужно больше, то можно назначить один из разделов расширенным разделом, и на нём можно создавать больше подразделов или логических дисков.
MBR использует 32 бита для записи длины раздела, выраженной в секторах, так что каждый раздел ограничен максимальным размером 2 ТБ.
- Совместима с большинством систем.
- Допускает только четыре раздела, с возможностью создания дополнительных подразделов на одном из основных разделов.
- Ограничивает размер раздела двумя терабайтами.
- Информация о разделе хранится только в одном месте — в главной загрузочной записи. Если она повреждена, то весь диск становится нечитаемым.
Таблица разделов GUID (GPT)
GPT — более новый стандарт для определения структуры разделов на диске. Для определения структуры используются глобальные уникальные идентификаторы (GUID).
Это часть стандарта UEFI, то есть систему на основе UEFI можно установить только на диск, использующий GPT, например, таково требование функции Windows 8 Secure Boot.
GPT допускает создание неограниченного количества разделов, хотя некоторые операционные системы могут ограничивать их число 128 разделами. Также в GPT практически нет ограничения на размер раздела.
- Допускает неограниченное количество разделов. Лимит устанавливает операционная система, например, Windows допускает не более 128 разделов.
Не ограничивает размер раздела. Он зависит от операционной системы. Ограничение на максимальный размер раздела больше, чем объём любых существующих сегодня дисков. Для дисков с секторами по 512 байт поддерживается максимальный размер 9,4 ЗБ (один зеттабайт равен 1 073 741 824 терабайт)- GPT хранит копию раздела и загрузочных данных и может восстановить данные в случае повреждения основного заголовка GPT.
- GPT хранит значения контрольной суммы по алгоритму циклического избыточного кода (CRC) для проверки целостности своих данных (используется для проверки целостности данных заголовка GPT). В случае повреждения GPT может заметить проблему и попытаться восстановить повреждённые данные из другого места на диске.
- Может быть несовместима со старыми системами.
- GPT допускает неограниченное количество основных разделов, в то время как MBR допускает только четыре основных, а остальные — дополнительные.
- GPT позволяет создавать разделы любого размера, в то время как MBR имеет ограничение в 2 ТБ.
- GPT хранит копию данных раздела, позволяя восстановить их в случае повреждения основного заголовка GPT; MBR хранит только одну копию данных раздела в первом секторе жёсткого диска, что может привести к потере всей информации в случае повреждении информации о разделах.
- GPT хранит значения контрольной суммы для проверки, что данные не повреждены, и может выполнить необходимое восстановление из других областей диска в случае повреждения; MBR не имеет способа узнать о повреждении данных, вы можете узнать об этом только если компьютер откажется загружаться или исчезнет раздел.
Первый сектор (сектор 0) на диске GPT содержит защитную запись MBR, в которой записано, что на диске один раздел, который распространяется на весь носитель. В случае использования старых инструментов, которые читают только диски MBR, вы увидите один большой раздел размером с весь диск. Защитная запись сделана для того, чтобы старый инструмент ошибочно не воспринял диск как пустой и не перезаписал данные GPT новой главной загрузочной записью.
MBR защищает данные GPT от перезаписи.
Apple MacBook'и используют GPT по умолчанию, так что невозможно установить Mac OS X на систему MBR. Даже хотя Mac OS X может работать на диске MBR, но установка на него невозможна. Я пыталась сделать это, но безуспешно.
Большинство операционных систем на ядре Linux совместимы с GPT. При установке ОС Linux на диск в качестве загрузчика будет установлен GRUB 2.
Для операционных систем Windows загрузка из GPT возможна только на компьютерах с UEFI, работающих под 64-битными версиями Windows Vista, 7, 8, 10 и соответствующими серверными версиями. Если вы купили ноутбук с 64-битной версией Windows 8, то с большой вероятностью там GPT.
Windows 7 и более ранние системы обычно устанавливают на диски с MBR, но вы всё равно можете преобразовать разделы в GPT, как будет рассказано ниже.
Все версии Windows Vista, 7, 8, 10 могут считывать и использовать данные из разделов GPT — но они не могут загружаться с таких дисков без UEFI.
Вы можете комфортно себя чувствовать и с MBR, и c GPT. Но учитывая преимущества GPT, упомянутые ранее, и факт постепенного перехода современных компьютеров на эту технологию, вы можете предпочесть GPT. Если цель заключается в поддержке старого оборудования или нужно использовать традиционный BIOS, то вы застряли на MBR.
Проверьте тип раздела жёсткого диска
Наберите diskmgmt.msc и нажмите клавишу Enter.
В списке перечислены все диски. В колонке Gpt указан стиль раздела для каждого диска. Если видите звёздочку в колонке, то это GPT, если её нет — это MBR.
Как вы уже знаете, MBR и GPT — это две абсолютно разные структуры разделов жёсткого диска. MBR — это традиционная структура разделов, а GPT — более новая.
Ошибка № 1 возникает, когда вы пытаетесь установить Windows на компьютер с UEFI, а раздел жёсткого диска не сконфигурирован для режима UEFI или совместимости с Legacy BIOS. Microsoft TechNet предлагает два варианта решения проблемы.
- Перезагрузить компьютер в режиме совместимости с Legacy BIOS. Этот вариант позволит сохранить текущий стиль раздела.
- Переформатировать диск под UEFI, используя стиль раздела GPT. Этот вариант позволит вам использовать функции прошивки UEFI. Переформатирование можно сделать самостоятельно, следуя инструкциям ниже. Всегда сохраняйте резервную копию данных перед форматированием.
С помощью Windows Setup
Инструкции для преобразования жёсткого диска с GPT на MBR
Таблица разделов — это структура, где содержится информация обо всех разделах на диске: как он называется (Label), откуда начинается, где заканчивается, какой объем имеет и т.д. Рассмотрим два различных варианта таких таблиц, а именно MBR и GPT.
MBR (Master Boot Record — главная загрузочная запись) непосредственным образом участвует в загрузке операционной системы. Но, кроме этого, она хранит и информацию, позволяющую описать разделы на компьютере. Чтобы объяснить, почему это работает так, а не иначе, и имеет определенные особенности/ограничения, придется немного углубиться в структуру MBR.
- 446 байт — код загрузчика;
- 64 байта — таблица основных разделов (Primary);
- 2 байта — сигнатура (подпись). Должна быть 55AAh.
Пусть процесс загрузки и не относится к теме материала, упрощенно и кратко расскажем
о нем. После выполнения определенных операций, BIOS читает первый сектор накопителя,
в котором и находится наша главная загрузочная запись. Выполняется код загрузчика, который просматривает таблицу разделов, и передает управление загрузчику операционной системы, который уже ее и загружает.
Вернемся к нашей таблице разделов. На нее выделено 64 байта, разделенных на 4 записи, по 16 байт.
Одна запись — это один раздел, из чего происходит первое ограничение MBR — максимальное число разделов на диске не может быть больше четырех. Но это утверждение правда лишь наполовину: нельзя создать больше четырех основных разделов. Но об этом чуть позже, сейчас же посмотрим на структуру самой 16-ти битной записи.
Самый первый бит в записи обозначает признак активности раздела — т.е. признак того, что операционную систему следует загружать именно из этого раздела — и может иметь значения 80h (раздел активен) и 00h (раздел не активен). Установленная операционная система должна находиться именно на активном разделе. Данное правило справедливо для стандартного загрузчика ОС семейства Windows — NTLDR, а вот для UNIX-систем это нужно не всегда.
А теперь переместимся в конец записи — к последним четырем байтам. Именно они в ответе за самое известное ограничение, связанное с использованием MBR — максимальный размер раздела.
Расширенный раздел
Но давайте вернемся к тому, что максимальное количество разделов в таблице разделов ограничено четырьмя. Чтобы это обойти, был придуман особый тип раздела — расширенный (Extended Partition). Внимательный читатель заметил, что из 16 байт описания раздела один отведен именно под указание его типа. Для расширенного раздела там прописывается 0Fh (для современный Windows систем).
Расширенный раздел сильно отличается от остальных типов разделов. Он описывает не раздел, а некое пространство, где находятся логические диски. Наглядно это можно изобразить примерно так.
GPT (GUID Partition Table) — таблица разделов GUID, создана для замены MBR и является частью UEFI, который в свою очередь пришел на замену BIOS. В новой версии таблицы разделов постарались убрать ограничения и недочеты MBR, которые были неявны на момент ее создания, но проявились с развитием технологий.
024DEE41-33E7-11D3-9D69-0008C781F39F — пример того, как выглядит GUID раздела с MBR.
Ниже вы можете видеть схематическое изображение структуры GPT. Кратко рассмотрим ее.
В LBA1 находится основной заголовок GPT. В нем содержатся различные данные, например, где начинается и заканчивается область для размещения разделов, а также контрольные суммы самого заголовка и таблицы разделов, по которым происходит проверка их целостности.
Именно в каждой записи указывается GUID раздела, типа раздела, стартовый и конечный блоки (LBA) раздела. На последние выделяется по 8 бит данных, что теоретически позволяет создать раздел размером до 9,4 ЗБ (Зеттаба́йт, 1021). Фактически, размер раздела ограничен используемой ОС.
Для обеспечения большей отказоустойчивости GPT имеет вторую (secondary GPT) копию
в конце диска. Таблица разделов располагается с -33 по -1 блок (где -1 — это предпоследний LBA на диске), а последний блок занят резервным заголовком GPT. Это, вкупе с хранением контрольных сумм, позволяет восстанавливать GPT при повреждении одной из них, чего не было у MBR.
Достоинства и недостатки MBR и GPT
Итак, попробуем обобщить все вышесказанное в более краткой форме, указав сильные
и слабые стороны обоих решений.
MBR
Плюсы
Минусы
GPT
Плюсы
Минусы
Нет сомнений, что за GPT будущее. Его использование в современных ПК позволяет не думать о том, что в последующем можно натолкнуться на какие-либо ограничения. С другой стороны, на данный момент, обычный среднестатистический пользователь может с одинаковым успехом использовать любой из двух вариантов, и не замечать никакой разницы, если диски в его ПК не больше 2 ТБ.
Хранить всю информацию в одном месте — далеко не лучшая идея. Сбои программ, вирусы, переустановка ОС или внезапное отключение питания могут уничтожить ценные данные. Тут нам поможет разбитие диска на несколько разделов.
С помощью встроенных сервисов
Windows имеет несколько встроенных средств для разделения дисков — они весьма удобны и не потребуют каких-либо сложных манипуляций.
Управление дисками
После всех манипуляций вкладка локальных дисков приняла следующий вид:
Командная строка
С помощью сторонних приложений
Для тех, кто не хочет довольствоваться встроенными средствами Windows, есть возможность установить сторонние программы с подобным функционалом. Рассмотрим пару приложений подробнее.
AOMEI Partition Assistant
MiniTool Partition Wizard
Целесообразность и нюансы
Создаваемые разделы диска существуют лишь на уровне ОС. Контроллер накопителя работает с единым пространством памяти. Данные из любого раздела могут быть записаны в любое место общего массива памяти. И накопителю неважно, как ОС разбила разделы дисков.
Самым надежным способом, как и всегда, остается создание бэкапов. Везде и всегда создавайте резервные копии своих ценных файлов. Современные SSD-накопители имеют большой ресурс перезаписи. Выходят из строя они, как правило, неожиданно и не от перезаписи, а от помирания контроллера, который очень чувствителен к незапланированному отключению питания. А восстановить данные с них весьма проблематично. HDD-диск в свою очередь выходит из строя постепенно, что позволяет при выявлении неисправности успеть скопировать с него важную информацию.
Рядовой пользователь редко обращает внимание на тонкости работы его сборки. Пусть это будет игровой монстр или офисный трудяга — потребителю больше всего нужна стабильность, а остальное подождет за кадром. Тем не менее, иногда приходится расчехлять набор энтузиаста и вспоминать базовые навыки современного юзера, чтобы провернуть какую-нибудь системную задачу. Мы говорим о том, что каждой машинке нужно обслуживание, обновление и техническая поддержка. Одна из таких задач — научить диски работать немного лучше, точнее, превратить MBR в GPT. А потом снова уйти с головой в работу или пуститься в путешествие по темным переулкам Найт-Сити.
Вообще, структура диска редко меняется пользователем и то в каких-то специфичных случаях. Хотя бы потому, что современный софт все делает автоматически, а пользователь получает на выходе максимально совместимый и рабочий продукт. Например, установщик Windows 10 преобразует диск в GPT во время форматирования. Другое дело, если на руках есть внешний накопитель с 2 Тб свободного места и нужно сделать так, чтобы свежие ОС и UEFI-системы могли спокойно работать с этим диском в нативном режиме.
Почему GPT лучше
Представим книгу с парой тысяч страниц. Она существует в двух исполнениях: авторский оригинал и готовый продукт от издательства. Первый вариант — это хаотичный набор сочинений и рукописей, где из опознавательных знаков есть только номера страниц, да и то не всегда. Во втором варианте получилась готовая книга с красивым переплетом, подробным содержанием, правильной нумерацией и разбивкой на главы и абзацы. MBR и GPT делают с диском и информацией то же самое, что издательство делает с книгой. Это примитивное описание того, что делает разметка с дисковым пространством.
Теперь представим, что есть бумажный вариант книги (MBR), а есть — электронный (GPT) с интерактивным содержанием, активными ссылками и закладками, если говорить на техническом языке. Конечно, электронная книга будет удобнее для современного пользователя, особенно, если у него есть читалка на электронных чернилах. Она сама запомнит, где вы остановились, подскажет, сколько еще осталось читать, и покажет словарное значение незнакомых терминов. А еще она удобнее в использовании, так как держать в руках настоящие 2000 страниц — это уже что-то из разряда тяжелой атлетики.
Проверяем, в каком стиле работают разделы на диске
Этот диск работает в MBR и содержит важные архивные данные. То, что нужно для наших тестов, задача которых разобраться, как изменить MBR на GPT без форматирования диска. В результате должно получиться так:
Нюансы перехода с MBR на GPT
Актуальные дисковые утилиты без проблем меняют свойства даже у дисков, на которых в данный момент крутится операционная система. Некоторые меняются на лету, а другие записываются в планировщик и выполняются после перезагрузки. Наша задача — изменить стиль разделов на диске без форматирования. Если это системный диск, нужно проявлять космическую аккуратность, иначе без второго компьютера под рукой восстановиться не получится. Вот несколько советов:
- Лучше конвертировать диск с помощью второго компьютера;
- Стоит заранее подготовить систему под загрузку с GPT (включить UEFI-режим в биос);
- Обязательно сделать бэкап важных данных;
- Альтернатива второму компьютеру — загрузочная флешка.
Если это простой накопитель с файлами, то вероятность потери информации минимальна. Дисковые утилиты стали умными, и простая конвертация карты разделов уже не самая сложная задача, тем более на диске без системы. Тем не менее, советы выше распространяются и на эту ситуацию.
Аппаратное обеспечение
Хорошо, если для работы с дисками есть рабочий компьютер, а система на нем пока не тронута шаловливыми руками пользователя и работает исправно. Тогда достаточно скачать нужную программу и работать. Но если диск в системе один и что-то пошло не так, придется доставать бубен, загрузочную флешку и придумывать велосипед.
Для пущего интереса мы будем проводить эксперименты по конвертированию загрузочных секторов через такой адаптер, как на фото.
Программное обеспечение
Встроенные возможности Windows
В сети эту утилиту продвигают как способ №1 для работы с разметкой. Можно попробовать ее в работе, но у вас вряд ли что-то получится. И у нас тоже. Как ни крути, программа не хочет конвертировать диск:
Основные требования утилиты к диску:
- Диск должен быть в MBR;
- Под нужды GPT на диске должны быть:
- 16 КБ + 2 сектора в начале диска
- 16 КБ + 1 сектор в конце диска
- На диске не более 3 разделов;
- На диске должна быть система и загрузчик.
Так что простой командой в CMD диск не сконвертируешь. Поэтому рассмотрим другие методы. Тем более, что сторонние утилиты научились делать это быстро и без лишних требований. Процесс конвертации аналогичен в любой программе, поэтому можно выбирать любой софт и следовать интуитивным подсказкам интерфейса. Вот основные утилиты с необходимым функционалом:
GParted — UNIX-подобная утилита, работает как загрузочный диск, является стандартным дисковым менеджером в системах linux.
Active@ Partition Manager — бесплатная утилита для управления дисками, умеет исправлять поврежденные разделы MBR.
AOMEI Partition Assistant — все то же самое, только в ограниченном режиме, который снимается приобретением лицензии.
EaseUS Partition Manager — пока это самая популярная программа для работы с дисками, так как позволяет делать многое в бесплатном режиме. В том числе, конвертирует разметку.
Приступаем к конвертированию
Кроме конвертации MBR в GPT, больше ничего делать с диском не нужно, поэтому выбирайте такой софт, который позволяет сделать это бесплатно или в режиме Shareware. После нескольких пробных установок и тестов мы остановились на программе EaseUS Partition Manager. В режиме Free там можно делать все, что угодно, и для наших задач этого хватит с лихвой.
Внимание! Любые действия с накопителями могут привести к уничтожению данных. Если на диске есть очень важная информация, то обязательно сохраните ее на стороннее устройство.
Проверяем файлы на диске:
Позже проверим, останутся ли они в целости после конвертации.
Подключаем диск к компьютеру, открываем утилиту и находим наш диск:
Щелкаем правой кнопкой мыши и выбираем Convert to GPT:
Задача будет помещена в планировщик:
Открываем его и подтверждаем, что хотим выполнить необходимые операции:
Завершаем успешную задачу:
Бежим проверять, остались ли файлы на месте:
Фух, важные архивные данные переехали на новую разметку без проблем.
Кстати, можно проверить, правда ли GPT расширяет возможности диска. Для этого попытаемся создать более четырех основных (Primary) разделов на диске с MBR:
Ничего не выйдет: программа просит сделать существующие разделы логическими. А мы знаем, что логический раздел не всегда полезен пользователю. Например, на него нельзя раскатать систему. Теперь пробуем сделать то же самое, но в GPT-разметке. Вот, что получается в итоге:
Сколько угодно разделов и все основные. Задача выполнена, диск превратился в современный накопитель с разметкой разделов в формате GUID.
Что такое хорошо, а что такое плохо
Разметка приводит в порядок информацию на диске, организует разделы и создает понятную карту как для системы, так и для пользователя. Другими словами, это память самого диска. И чем лучше работает эта память, тем лучше для пользователя. В нашем случае это новая разметка GPT. Переход на нее полезен в случае, если MBR ограничивает возможности системы. Например, хочется создать множество основных разделов, но устаревший формат разрешает создать только ограниченное количество.
Когда все работает и не доставляет проблем пользователю, не стоит гнаться за новейшими фишками. Тем более на системном диске с важными данными на борту. Лучше выбрать более скоростной и современный диск:
А если все-таки придется менять разметку под более новые системы UEFI, то не забываем делать бэкапы. Еще лучше полностью перенести все файлы и переустановить систему с нуля, загрузчик сам создаст необходимые файлы, разделы и секторы. Если нужно перевести обычный диск с файлопомойкой, то можно обойтись и просто умными утилитами.
Читайте также: