Разделы GPT: Что такое таблица разделов GUID?

Разделы — это проверенный способ добиться оптимальной производительности от внутренних и внешних носителей информации. Разделение пространства хранения не просто обеспечивает большую структуру, но и дает возможность наилучшим образом отделить друг от друга системные файлы и файлы приложений. Так, например, все важные данные операционной системы могут храниться в первых секторах жесткого диска, которые обычно обеспечивают самую высокую скорость чтения и записи.

Технической основой для такого разделения являются так называемые схемы разделения и таблицы, в которых хранится вся необходимая информация о разделении хранилища данных. Одним из новейших решений для этого является стандартная таблица разделов GUID, основы которой мы рассмотрим здесь более подробно.

Таблица разделов GUID (GPT) — это стандарт форматирования таблиц разделов для носителей информации, для жестких дисков. GPT является компонентом UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) — спецификации интерфейса, регулирующей обмен данными между микропрограммой и операционной системой в процессе загрузки, которая была разработана и опубликована в 2000 году для замены BIOS. Однако разделы GPT можно использовать — с ограничениями — и независимо от UEFI. В этом случае необходимо, чтобы используемая операционная система и жесткий диск, на котором будет производиться разметка, поддерживали этот стандарт. Благодаря различным усовершенствованиям, связанным с ним, сегодня GPT в значительной степени заменил традиционный стиль разделов — MBR (master boot record).

Использование GPT в качестве стиля разделов для жестких дисков рекомендуется по целому ряду причин. Прежде всего, таблица разделов GUID использует для адресации записи с 64 битами. Это означает, что максимальный размер раздела составляет ровно 18 эксабайт, что соответствует 18 миллиардам гигабайт. Для современного поколения носителей информации, которые даже в частном секторе уже предлагают несколько терабайт дискового пространства, это бесценный атрибут. Старая схема главной загрузочной записи допускает размер раздела не более двух терабайт, что для многих современных жестких дисков просто слишком мало. Другие свойства и преимущества разметки GPT можно описать следующим образом:

• Отсутствие ограничений для первичных разделов: Теоретически, таблица разделов GUID допускает неограниченное количество первичных разделов для структурирования пространства хранения данных. На практике операционные системы устанавливают предел. В Windows, например, это значение равно 128, что более чем достаточно.
• Защита с помощью контрольных сумм CRC32: Контрольные суммы обеспечивают целостность, необходимую для заголовка GPT. Помимо прочего, эта техника позволяет определить, повреждают ли дефектные сектора область заголовка.
• Четкая идентификация разделов и носителей данных: Благодаря уже упомянутой технологии GUID носители данных и разделы получают четкие идентификационные номера.
• Резервный заголовок: Строка заголовка таблиц разделов GUID защищена не только упомянутой контрольной суммой, но и конгруэнтной резервной копией. Это повышает безопасность метаданных разделов и минимизирует риск потери данных в случае аппаратного сбоя.
• Нисходящая совместимость: Так называемая защитная главная загрузочная запись в секторе 0, первом блоке данных жесткого диска GPT, гарантирует, что почти все операционные системы, службы и инструменты, разработанные с учетом разметки MBR, будут работать и с GPT.

Таблица разделов GUID задает четкую схему разделения пространства на носителе данных. Построение условно разбито на следующие четыре области:

1. Защитная главная загрузочная запись: На первом месте находится уже упомянутая защитная MBR, которая обеспечивает совместимость стиля разметки по нисходящей.
2. Первичная таблица разделов GUID: Заголовок GPT и записи разделов
3. Разделы: Соответствующие единицы распределенного пространства хранения, то есть различные разделы, следуют за заголовком и записями разделов.
4. Вторичная таблица разделов GUID: Резервное копирование заголовка GPT и записей разделов в зеркальной последовательности.

Схема становится более понятной благодаря следующему графическому представлению отдельных компонентов. Представленные в ней блоки LBA (Logical Block Addressing) соответствуют одному сектору носителя данных и, следовательно, 512 байтам.

Заголовок соответствующей структуры таблицы разделов GUID описывает, помимо прочего, полезные блоки на носителе данных и размер отдельных записей разделов. Поэтому он необходим для работы разделов GPT. Как уже становится понятно из графического представления схемы, заголовок GPT всегда сохраняется во втором секторе носителя (LBA 1) — сразу после защитной MBR. Защитная копия заголовка также может находиться на носителе данных, хотя для этого резервного копирования предусмотрен последний сектор (LBA -1). Точные позиции двух версий, защищенных контрольной суммой, также хранятся в заголовке.

Более подробно, заголовок GPT, стандартный размер которого составляет 92 или 512 байт (включая зарезервированное «нулевое» пространство), содержит следующую информацию:

За основным заголовком следуют записи, описывающие отдельные разделы GPT. Каждая запись состоит из 128 байт, поэтому всегда можно сохранить четыре записи на логический блок (т.е. на LBA). Для стандарта таблицы разделов GUID схема предлагает блоки со 2 по 33, что соответствует 128 разделам — в операционных системах Windows, например, это реализовано именно таким образом. При необходимости количество разрешенных секторов для записей разделов также может быть произвольно увеличено, поэтому количество возможных разделов также теоретически неограниченно, как указано в свойствах GPT. Оно ограничено только доступным пространством памяти.

Независимо от количества записей разделов и разделов, относительно простая структура согласно спецификации GPT и UEFI всегда выглядит следующим образом:

С 2005 года таблицы разделов GUID все больше завоевывают позиции в качестве стиля разделов для жестких дисков HDD и SSD. Причина этого заключается, прежде всего, в растущем использовании UEFI в качестве альтернативы BIOS: По этой причине современное оборудование и операционные системы все чаще используют новый стандарт интерфейса, а значит, и GUID-разметку. Помимо современных редакций Windows, таких как Windows 10, 8 или 7, к операционным системам, поддерживающим GPT, также относятся различные новые версии macOS и Linux.

Поэтому таблицы разделов GUID удобно использовать практически во всех современных компьютерных системах, которые работают с интегрированными носителями данных и объем памяти которых находится в гигабайтном и терабайтном диапазоне. Разумеется, этот стиль разделов не менее востребован и во внешних жестких дисках — тем более что многие решения теперь обеспечивают объем памяти более двух терабайт и поэтому исключают MBR в качестве технологии разделов. Еще одна типичная область применения GPT: загрузочные USB-носители. Для этого всегда зависит, для какой операционной системы и прошивки они предназначены, а также будет ли использоваться UEFI (то есть GPT) или BIOS.

Конечно, разметка GPT также является решением для USB-накопителей, если накопитель будет использоваться не как загрузочный носитель, а как простой носитель информации. В частности, из-за повышенной защиты от потери данных в случае аппаратной неисправности, риск которой потенциально выше для портативных носителей (так же как и для внешних жестких дисков).