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超大容量硬盘数据恢复之GPT分区模式详解

2013-12-14 19:36:17 来源：华军科技数据恢复

随着大容量硬盘的大幅度降价，高清视频成为主流，很多用户都购买了3TB、4TB以上的硬盘，但是大容量硬盘在刚购买回来使用过程中，用户经常遇到一个问题，就是这么大容量的硬盘，分区成了用户头疼的问题，使用普通分区模式MBR，只能最大只能支持2TB的容量的硬盘。

今天笔者向大家介绍另外一种分区模式GPT。GPT分区模式可以支持容量2TB以上的超大容量硬盘。

GPT，即GUID Partition Table（GUID 分区表，GPT）的简写形式，它是Windows Server 2003 中的一种新型磁盘架构，是一种由基于 Itanium 计算机中的可扩展固件接口 (EFI*) 使用的磁盘分区架构。这种64位的Itanium版Windows系统采用的磁盘布局架构，与传统的32位磁盘完全不同。

与主启动记录 (MBR) 分区方法相比，GPT 具有更多的优点：

它允许每个磁盘有多达 128 个分区（MBR磁盘最多只能有4个主分区，或者3个主分区加一个扩展分区和无限制的逻辑驱动器）。

支持高达 18 千兆兆字节（EB，exabytes）的卷大小（MBR磁盘支持的最大卷为2TB）。

允许将主磁盘分区表和备份磁盘分区表用于冗余。

支持唯一的磁盘和分区 ID (GUID)。

性能更加稳定。

GPT磁盘总体布局

可以在运行带有Service Pack 1 (SP1) 的 Windows Server 2003的磁盘管理中进行MBR与GPT磁盘的相互转换，然后进行相应的分区操作。也可以使用 DiskPart.exe 命令行实用程序或 EFI 固件实用程序 Diskpart.efi 在基本 GPT 磁盘上创建分区。

一个转换为GPT并建立分区后的磁盘，总体布局如图1所示。

图 1 GPT磁盘总体布局

我们可以看到，一个GPT磁盘可以分为两大部分：保护MBR和EFI部分。

（1）第一部分只由0号扇区组成，在这个扇区中包含一个DOS分区表，分区表内只有一个表项，这个表项描述了一个类型值为0xEE的分区，大小为整个磁盘（如图2所示）。这个分区的存在可以使计算机认为这个磁盘是合法的，并且已被使用，从而不再试图对其进行格式化等操作，所以该扇区又被称为“保护MBR”。实际上，EFI根本不使用这个分区表。

图 2 GPT磁盘的0号扇区

（2）另一部分为EFI部分，EFI部分又可以分为4个区域：EFI信息区(又称为GPT头)部分、分区表部分、GPT分区部分和备份区域。

EFI信息区，也称为GPT头，起始于磁盘的1号扇区，通常只占用这一个扇区。GPT磁盘创建后，由GPT头定义分区表的位置和大小。Windows限定分区表项为128个。GPT头还包含头和分区表的校验和，这样就可以及时发现错误或者改变。

分区表区域包含分区表项。这个区域由GPT头定义，一般占用磁盘2～33号扇区。分区表中的每个表项由起始和结束地址、类型值、名字、属性标志和GUID值组成。分区表建立后，128位的GUID对系统来说是唯一的。

分区部分是最大的区域，由分配给分区的扇区组成。这个区域的起始和结束地址由GPT头定义。

备份区域位于磁盘的尾部，包含GPT头和分区表的备份。它占用GPT结束扇区和EFI结束扇区之间的33个扇区。其中最后一个扇区用来备份1号扇区的EFI信息，其余的32个扇区用来备份2～33号扇区的分区表。

数据结构

1. EFI信息扇区数据结构

EFI信息扇区位于磁盘的1号扇区，也称为GPT头。GPT磁盘创建后，由GPT头定义分区表的位置和大小，Windows限定分区表项为128个。GPT头还包含头和分区表的校验和。EFI信息扇区的结构如表2.1所示。

相对字节偏移 (十六进制)	字节数	说明
00～07	8	签名(ASCII码“EFI PART”
08～0B	4	版本
0C～0F	4	GPT头大小字节数
10～13	4	GPT头CRC校验和
14～17	4	保留
18～1F	8	当前GPT头的LBA扇区号，也即为EFI区域起始扇区号
20～27	8	GPT头备份LBA扇区号，也即为EFI区域结束扇区号
28～2F	8	GPT分区区域起始LBA
30～37	8	GPT分区区域结束LBA
38～47	12	磁盘GUID
48～4F	8	GPT分区表起始LBA
50～53	4	分区表项数
54～57	4	每分区表项占用字节数
58～5B	4	分区表CRC校验和
5C～1FF	366	保留

表2.1 EFI信息扇区结构

通过这些结构中的描述值，我们可以确定GPT头、分区表、GPT分区区域、分区表的备份位置等结构布局。图2.3显示了一个GPT头的实例。

图2.3 GPT头

具体分析如下：

1） 0x00～0x07：8个字节，GPT头签名“4546492050415254”，ASCII码为“EFI PART”。

2） 0x08～0x0B：4个字节，版本号。

3） 0x0C～0x0F：４个字节，GPT头大小字节数，此处的值为0x5C，即９２个字节。

4） 0x10～0x13：４个字节，GPT头校验和。

5） 0x14～0x17：４个字节，保留。

6） 0x18～0x1F：８个字节，当前GPT头的LBA扇区号，即EFI区域起始扇区号，通常为１。

7） 0x20～0x27： 8个字节，GPT头备份位置的LBA扇区号，即EFI区域结束扇区号，此处的值为224909（0x086E8D）。

8） 0x28～0x2F：８个字节，GPT分区区域起始LBA扇区号，此处的值为34（0x22）。

9） 0x30～0x37：８个字节，GPT分区区域结束LBA扇区号，此处的值为224876（0x036E6C）。

10）0x38～0x47：16个字节，磁盘GUID。

11）0x48～0x4F：８个字节，GPT分区表起始LBA扇区号，此处的值为2（0x02），通常都是起始于2号扇区。

12）0x50～0x53：4个字节，分区表项数，限定为128（0x80）。

13）0x54～0x57：4个字节，每分区表项占用字节数，固定为128（0x80）。

14）0x58～0x5B：4个字节，分区表CRC校验和。

15）0x5C～0x1FF：420个字节，保留。

笔者在此主要侧重讲有关GPT数据恢复方面的知识，看不明白没关系，假如GPT分区模式硬盘分区丢失了，可以联系我们华军行，我们有更加专业的数据恢复工程师为您服务！

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