轉載自：https://blog.csdn.net/figo829/article/details/8762528

1.Windows儲存管理之磁碟型別簡介

各種作業系統連線到儲存系統之後，並且作業系統識別物理磁碟之後，需要對磁碟進行進一步配置。如果使用者連線儲存是的Windows Server，儲存管理員勢必需要了解Windows中的磁碟型別與檔案系統。筆者從儲存的角度總結了Windows磁碟與分割槽型別的特點，並對其內容進行介紹與分析，幫助管理員更好的瞭解Windows主機連線的儲存和檔案系統。 

Windows的磁碟型別: 

Windows的物理磁碟型別分為兩種： 

     Basic Disk（基本磁碟）–這個型別的物理磁碟可以被MS-DOS和所有的Windows作業系統所訪問。Basic Disk可以包括最多四個主分割槽（Primary Partition），或者是三個主分割槽和一個擴充套件分割槽（Extended Partition）的邏輯磁碟（Logical Disk）。Basic不支援容錯功能，可以在MBR和GPT建立磁碟。 

     Dynamic Disk （動態磁碟）–Dynamic Disk提供一些Basic Disk沒有的功能，比如過將一個邏輯卷擴充套件到多個物理磁碟之上。Dynamic Disk使用隱藏的資料庫來維護位物理磁碟上的動態卷。如果使用者需要擴充套件一個邏輯磁碟到多個物理磁碟，需要使用Windows Disk Management和Diskpart.ext工具先將Basic disk轉換為Dynamic Disk。Dynamic Disk支援線上建立（需要重啟）和線上擴充套件邏輯卷。多份的元資料儲存在磁碟中。簡化管理，可以使用軟Raid功能，Mirror、Spanned等等。  

Windows磁碟的分割槽型別： 

     談到磁碟結構，很有必要了解一下下面兩個概念MBR和GPT。 

     MBR （Master Boot Record）物理磁碟上第一個扇區（Sector）,也叫作主引導扇區，是計算機卡機後訪問磁碟時說必須要讀取的首個扇區，它位於柱面0，磁頭0，扇區1。Windows的MBR磁碟被分割成多個連續的區域叫做分割槽（Partition），每個分割槽的的資訊都儲存在MBR，即磁碟的首個扇區中，在MBR中定義了分割槽的起始位置和長度。只有一個主分割槽可以處於啟用狀態，且支援作業系統啟動。 

     GPT（GUID Partition Table）一種由基於 Itanium 計算機中的可擴充套件韌體介面 (EFI) 使用的磁碟分割槽架構。與主啟動記錄(MBR) 分割槽方法相比，GPT 具有更多的優點，因為它允許每個磁碟有多達128 個分割槽，理論上支援最大 18 EB卷大小，允許將主磁碟分割槽表和備份磁碟分割槽表用於冗餘，還支援唯一的磁碟和分割槽ID (GUID)。   GPT是在windows使用大容量磁碟的選擇。 

下表是MBR和GPT對應的Windows作業系統資訊：

下表為Basic和Dynamic Disk支援的Volume型別（MBR磁碟型別）：

下表為Basic和Dynamic Disk支援的Volume型別（GPT磁碟型別），可以看到需要在Windows中實現軟體Raid，需要將磁碟型別轉換為Dynamic才可以。

總結： 

     在Windows連線到儲存之後，選擇選擇GPT分割槽型別與Dynamic Disk可試Windows儲存管理靈活性性所有提高，GPT分割槽格式拋開了MBR最大2TB的容量限制，支援線上擴充套件，各種優勢。動態磁碟不受分割槽數目限制。

2.Windows磁碟MBR結構詳解 – Basic Disk篇

Windows Basic Disk中的MBR:

     Master Boot Record作為磁碟中最重要的資料結構，在磁碟分割槽的時候會被建立。MBR中包括幾個部分，一段可執行的程式碼叫做Master Boot Code，Disk Signature以及磁碟的分割槽表。在MBR的末端還有一直為0x55AA值大小為兩個位元組的Sector Marker的簽名欄位。這個字通常還標註了extend boot record（EBR）和啟動扇區（boot sector）的結束。

Master Boot Code程式碼主要完成下列幾項活動。

1. 掃描活動分割槽的分割槽表
2. 找到活動分割槽的起始扇區位置
3. 將一個啟動扇區的拷貝從活動分割槽載入到記憶體
4. 將控制權轉移到啟動扇區上的執行程式碼

     如果Master Boot Code不能完成這些功能，Windows系統就會丟擲一些錯誤，比如“Invalid partition table”、“Error loading operating system”、“Missing operating system”從而提示相應的步驟中發生了錯誤。

Basic Disk中的分割槽表：

在Basic Disk中的Partition Table是一個64個位元組的資料結構用來定義物理磁碟上的分割槽型別與位置的，獨立於作業系統。每個分割槽表的記錄是16個直接長度，最大包括四條記錄，每條記錄從預先定義的起始位置。下面的例子顯示一段MBR的記錄，其中包括顯示了一個三個分割槽記錄，起始位置分別是0x01BE、0x01CE、0x01DE。圖中還顯示了，分割槽記錄中幾個關鍵的欄位。0x01C2是System ID，用來定義邏輯卷的型別，圖中07就是表示Installable File System（NTFS）。0x01C6開始的四個位元組是Relative Sectore，表示了邏輯卷的起始位置。0x01CA開始的四個位元組顯示了整個邏輯卷的扇區總數。Boot Indictor顯示了是否分割槽為活動分割槽。

3.Windows GPT磁碟GUID結構詳解

GPT Disk 的Protective MBR:

     GPT Disk的結構中，第一個LBA位置（LBA 0）存放的是Protective MBR，隨後LBA1的位置才是GPT的GUID分割槽表頭。Protective MBR的作用是為了相容性考慮，阻止一些遺留的MBR磁碟工具破壞GUID分割槽表。這種在LBA 0的位置存放Protective MBR的結構是基於Extensible Firmware Interface（EFI）規格。Protective MBR和MBR擁有同樣的結構，同時還包括一條包含值為0xEE的System ID的分割槽記錄（如下圖所示），這個值標註了該分割槽為GPT分割槽，如果包含該分割槽的磁碟被移動到Windows 2000中或者被一些遺留的磁碟工具訪問，則該分割槽會被標註晨GPT Protective分割槽，不能被刪除。

Globally Unique Identifier Partition Table(GUID)結構：：

如下圖所示，組成GPT Disk的GUID記錄有以下幾種：

GUID Partition Table Header： GPT Header定義了分割槽記錄所用到的Logical Block Address的區域。同時還定義了分割槽在磁碟上的位置、它自身的GUID、以及一組CRC32的校驗值。Primary GPT Header位於磁碟的LBA1位置，緊跟著Protective MBR。Backup GPT Header位於磁碟最後一個磁軌之上。下圖是GPT Header中包含幾個欄位：

• 首位0x00是為長度8個位元組的簽名檔，這個值必須為固定值，用來定義EFI的相容性。
• 0x08開始有四組長度為4個位元組的欄位，Revision標註EFI規格的版本資訊、Header Size記錄了整個GPT Head的大小，也為固定值、CRC32的校驗資訊、Reserved預留位。
• 隨後0x18開始是5個長度為8個位元組的欄位和一個長度為16位元組欄位，Primary LBA記錄了Primary GPT Head的位置、Backup LBA記錄Backup GPT Header的位置、First Usable LBA記錄了第一個分割槽的起始位置，例如64位的Windows Server 2003，它的起始位置是34、Last Usable LBA記錄的分割槽結束的位置。Disk GUID長度為16個位元組，用來標識分割槽表頭和磁碟、 Partition Entry LBA記錄GUID分割槽記錄的位置，固定為LBA2。
• 從0x50開始為3個長度為4位元組的記錄，Number of Partition Entries記錄最大的磁碟分割槽數，例如64位的Windows Server是128個、Size of Partition Entry記錄了每個GUID分割槽記錄大小，它的值為128位元組、Partition Entry Array CRC32記錄一組分割槽記錄的校驗值。
• 最後從0x5C位置開始長度為420位元組的預留空間，值都為0。

GUID Partition Entry Array：類似MBR中的分割槽表，GUID partition entry array中包含了磁碟上每個分割槽的記錄。比如64位的Windows Server 2003建立了一個Array值為16384位元組，則第一個可用的資料大於等於LBA34. GUID Partition Entry Array也在分割槽最後存在一個副本，位置是在最後一個可用的LBA之後，GUID Partition table header之前。

GUID Partition Entry： GUID Partition Entry長度為128個位元組，用來定義單個分割槽結構。每個GUID Partition entry從Partition Type記錄開始。長度為16個位元組的Partition Type GUID，類似MBR磁碟分割槽表中的System ID，它定義了分割槽中包含的資料和分割槽的作用。下圖中是一個典型的GPT Disk的GUID Partition entry array記錄，這個圖中顯示了三種分割槽記錄

     第一部分{28732AC1–1FF8–D211–BA4B–00A0C93EC93B}為EFI System分割槽、中間部分{16E3C9E3–5C0B–B84D–817D–F92DF00215AE}為Microsoft Reserved分割槽，最下面的一個{A2A0D0EB–E5B9–3344–87C0–68B6B72699C7}是Windows Basic Disk中的一個主分割槽。

     在每個部分的中間位置主要記錄了一些欄位。Partition Type GUID之後的0x10位置開始，是一個長度為16位元組的Unique Partition GUID記錄用來標識每條記錄的唯一性。0x20開始為3個長度為8個位元組的欄位，Starting LBA和Ending LBA分別記錄了分割槽的起始和結束的位置、Attribute Bit描述了分割槽是如何使用的，例如是否為隱藏和只讀等等、最後0x38開始的72個位元組欄位用來Unicode的分割槽的名字，名字最長為36個字元。

4.Windows儲存管理之磁碟結構詳解

Windows磁碟結構:

     Windows的主流磁碟結構分為MBR和GPT兩種。MBR是早期Windows的唯一選擇，但是隨著物理磁碟的容量不斷增大。GPT結構成為目前的主流，最大支援超過2TB的容量，提供容錯，多分割槽支援，比MBR來的更加強大。

MBR （Master Boot Record ）磁碟結構：

     在Basic MBR Disk中的MBR中包含了幾種資訊。

• Bootstrap Code – 也叫Master boot code，它是一段可執行的程式碼，主要作用是，掃描活動分割槽的分割槽表，尋找活動分割槽的開始扇區，載入啟動扇區到記憶體等功能。
• Disk Signature - Windows的所有物理磁碟都有一個磁碟簽名的機制，如果沒有簽名windows則不能訪問該磁碟的資料。當Windows新掃描到一個物理磁碟，嘗試寫入一些磁碟簽名，用來標識這個磁碟。簽名的長度為8個位元組。然後會寫入到第一個扇區，位置為0x01B8 -  0x01BB。簽名儲存在登錄檔的HKLM\SYSTEM\MountedDevices位置。
• Partition Table – 分割槽表，一個64位元組的資料結構用來定義每個分割槽的起始位置。每個分割槽定義去大小為16個位元組。因為這個設計，所以MBR的的擴充套件主分割槽最多隻能支援4個。

     一個簡單的Basic （MBR）的磁碟結構如下圖所示，我可以看到最外層的是物理磁碟（Disk），在物理磁碟的最前端包含MBR（Master Boot Record），這個例子中，定義了一個分割槽和NTFS邏輯卷。

     MBR Disk支援最大四個主分割槽（Primary Patition），如果建立多個主分割槽的，則結構如下。一個物理磁碟中包含四個主分割槽，每個主分割槽包含一個檔案卷。

     如果啟用了擴充套件分割槽，則在擴充套件分割槽中可以包含多個邏輯卷。

GPT （GUID - Globally Unique Identifer）磁碟結構：

     截止201年，大多數作業系統都支援GPT GPT Disk在主的MBR中包含幾個內容，GPT Disk的分割槽表包括以下幾個內容。在MBR硬碟中，分割槽資訊直接儲存於主引導記錄(MBR)中（主引導記錄中還儲存著系統的載入程式）。但在GPT硬碟中，分割槽表的位置資訊儲存在GPT頭中。但出於相容性考慮，硬碟的第一個扇區仍然用作MBR，之後才是GPT頭。

• Protective MBR - 和MBR在Partition Table中包含主分割槽資訊不同的是，GPT Disk在磁碟的第一個扇區（Sector）為“Protective MBR”，它位於LBA0（通用的儲存定址方式大小為512每單位）這個位置上。它包含的內容為磁碟的分割槽資訊和初始的BIO啟動器。這是為了相容性的考慮，保證一些遺留的MBR磁碟工具可以識別到GPT Disk。
• Partition Table Header – 分割槽表頭定義了一些磁碟上可使用的塊，同時還定義了組成分割槽表的Partition Entries數目和大小（大小通常為128個位元組）。GPT支援的64位版本的Windows Server 2003以上版本，支援建立最大128個分割槽，每個分割槽記錄大小為128個位元組。在分割槽表頭中還記錄了磁碟的GUID，用來記錄自身的大小與位置以及備用GPT表頭的位置（位於磁碟的最後一個扇區）。同時還包括CRC32的校驗值。
• Partition entries – GPT Disk用簡單直接的條目來描述分割槽。最初的16個位元組用來標識分割槽型別。第二個16直接用來記錄改分割槽唯一的GUID。接下來三個8位元組的記錄分別描述的初始LBA地址，結束LBA地址和分割槽屬性。最後72個位元組為分割槽名。單個分割槽記錄大小為128個位元組。通常Partition entries會從LBA2地址開始。
• 最後，為了為了減少分割槽表損壞的風險，GPT在硬碟最後儲存了一份分割槽表的副本。