Linux折腾记（七）：硬盘GPT分区和MBR分区爬坑记

　　之所以想到写这篇，是因为本人在折腾linux系统的过程中，有多次掉入硬盘分区的陷阱的经历。最近几天，再一次掉入坑中，折腾了两天才从坑中爬出来。经过多方查询资料，终于弄明白了硬盘分区的一些概念。下面将其记录下来，以警示来者。

　　说起我自己掉坑的经历，无不与winxp和linux的激烈碰撞有关。多年前，我就开始在一台电脑上同时安装winxp和linux，只要遵守先安装winxp再安装linux的顺序，就不会出问题，linux的安装程序会自动识别多系统，安装完成后可顺利启动多系统。有一天，我觉得单用linux就够了，于是就格了整个硬盘安装了linux。又有一天，我觉得还是要用winxp，于是就重新安装winxp（不要对我说虚拟机，多年前我的电脑还只有256m内存，虚拟机根本跑不动），结果发现，winxp的安装程序没办法对硬盘进行分区了。这个坑是由linux中的lvm引起的，winxp识别不了lvm分区，那个时代的winpe、dos工具箱中的所有工具都没办法识别lvm，而那时我对linux的了解又只停留在只会在安装系统的时候分区，根本不知道linux系统中还有fdisk、parted这样的工具，所以折腾了许久才从坑里面爬出来。多年后的现在，我又一次掉入了坑中。我工作时用的电脑是winxp系统（天朝国情，你懂的），为了干点私活，我又装了个ubuntu上去了，这两个系统一直相安无事。直到有一天，我把ubuntu系统又折腾挂了，于是重装，因为在分区的时候不小心选择了默认的“清除整个盘并安装ubuntu”，然后硬盘就被整个格掉了，winxp就没有了。我当时想，这多大点儿事，我再装个winxp不就完了吗。但是问题来了，无论我怎么安装，winxp系统就是启动不了。后来才整明白，这个坑是硬盘采用了gpt分区引起的。那为什么我让ubuntu自动分区它就分成了gpt分区呢？这也怪这台惠普的工作用机比较奇葩，它即支持legacy bios，也支持efi，当原来winxp存在时，它用的当然是mbr分区（msdos分区），所以安装ubuntu时就是使用的mbr分区，而后来ubuntu自动分区时，它看到主板支持efi，就自动把硬盘整成gpt分区了。我也是折腾了几天才明白这个道理，最后终于在ubuntu livecd的parted程序的帮助下，使用一个mklabel msdos命令把硬盘从gpt分区更改为mbr分区，然后再按顺序安装winxp和ubuntu，才算是从坑里面爬出来。

　　对于那些长期管理大型机房和大存储容量的服务器的朋友，对于硬盘分区，他们肯定是早就做好了功课。不会像我这样，直到碰到问题才会去学习相关的知识。对于硬盘分区的这些知识，我总结如下（只是简单总结，具体内容请大家自行搜素）：

　　1、传统的bios只支持从mbr分区的硬盘启动。mbr分区的分区表保存在硬盘的第一个扇区，而且只有64字节，所以最多只能有四个表项。也就是说，我们只能把硬盘分为4主分区，或者分成小于等于3个主分区再加一个扩展分区。扩展分区又可以分为多个逻辑分区。mbr分区的优点就是简单，大家都用，所以大家都懂的嘛，很多操作系统都可以从mbr分区的硬盘启动。缺点就是mbr分区不能识别大于2t的硬盘空间，也不能有大于2t的分区；

　　2、gpt分区的硬盘可以解决以上mbr分区的所有缺点，它没有4个主分区的限制，想分几个主分区就可以分几个主分区，它可以识别大于2t的硬盘空间，每个分区的大小也可以超过2t。但是它的缺点是需要操作系统支持。比如只有winxp 64位、win vista、win 7和win 8和比较新的linux发行版支持gpt分区的硬盘。而且，如果没有efi的支持的话，以上系统也只能将gpt分区的硬盘当成数据盘，不能从gpt分区的硬盘启动；

　　3、要从gpt分区的硬盘启动，则主板使用efi、硬盘使用gpt分区、操作系统支持gpt和efi这三个条件缺一不可。目前比较新的64位linux系统和win8系统都是支持efi的，所以都是需要从gpt分区的硬盘启动的。现在的电脑主板已经逐渐抛弃legacy bios，而只支持efi了。（像我的工作机这样的过渡产品将越来越少。）目前很多预装win8的笔记本的主板几乎都只支持efi了。所以，学习gpt和efi的相关知识势在必行；

　　4、以上分区策略都是固定分区。硬盘分区一旦完成，则分区的大小不可改变，如果要改变分区的大小的话，只有重新分区。而且由于没有办法把多个硬盘分到一个区，所以再怎么分，每个分区的大小都有限。所以我们需要一种动态分区的东西。lvm就是这样一个东东，它叫逻辑卷管理。使用lvm的机制是这样的：首先把硬盘分区或者整块硬盘标记为一个物理卷（pv），然后再创建一个卷组（vg），把一个或多个物理卷加入卷组，最后对卷组进行分区，每一个分区称为一个逻辑卷（lv）。lvm的优点就是可以随时向卷组中添加物理卷扩展卷组的大小，以可以动态调整逻辑卷的大小。这在服务器中尤其有用，比如说有一个原本有100个用户的服务器，其/home目录下就会有100个用户的主目录，如果给他们每人分配20g的空间的话，就会占满一个2t的硬盘，如果这时再来100个用户怎么办？如果使用lvm就可以顺利解决这个问题，我们可以再加一个3t的硬盘，然后把这个硬盘加入卷组就可以扩大卷组的大小，然后再调整/home所在的逻辑卷的大小即可。lvm既可以搭配mbr使用，也可以搭配gpt使用。

　　下面通过ubuntu 14.04安装过程中自动分区的策略来验证以上知识点。首先，对于只支持legacy bios的电脑，安装ubuntu时分区选项如下：

　　这时，不选择启动lvm的选项。安装完操作系统后，使用parted程序查看硬盘分区，通过查看/etc/fstab文件来了解哪个分区对应哪个文件系统，如下图：

　　通过上面图片中parted程序中的print命令的输出可以看出，硬盘的分区表类型为msdos，也就是mbr分区。硬盘分为一个主分区sda1和一个扩展分区sda2，主分区sda1占20.4g，扩展分区sda2只有1072m，扩展分区中只有一个逻辑分区sda5。通过/etc/fstab可以看出主分区sda1挂载到根目录，逻辑分区sda5为交换空间。

　　上面的分区方案是最简单最常用的一种。下面来看看启用lvm是什么效果。在选择分区方案的界面选择开启lvm的选项，如下图：

　　安装完操作系统后，还是通过parted程序和/etc/fstab来查看硬盘的分区及使用情况，如下图：

　　从图中可以看出，分区表的类型还是msdos。硬盘还是只分了一个主分区sda1和一个扩展分区sda2，但是主分区sda1只有255m，扩展分区sda2倒是有21.2g，同样扩展分区只分为一个逻辑分区sda5，逻辑分区sda5占用扩展分区中全部的21.2g空间，而且sda5的标志是lvm，说明该分区被标记为一个物理卷（pv），它肯定是被加入到了一个卷组（vg）中。通过/etc/fstab文件可以看出，主分区sda1挂载到/boot，而根目录和交换空间挂载的是两个逻辑卷（lv）。

　　通过lvm命令可以查看系统中卷组、物理卷和逻辑卷的信息，如下图：

　　通过pvs和pvdisplay命令，可以看到系统中只有一个物理卷，那就是/dev/sda5，该物理卷加入到了卷组ubuntu-vg之中。通过vgs和vgdisplay命令可以看到系统中只有一个卷组，那就是ubuntu-vg，该卷组被分为两个逻辑卷。

　　再看下图：

　　通过lvs和lvdisplay命令可以看到卷组分为两个逻辑卷，它们分别挂载到根目录和交换空间。

　　通过lvm命令还可以进行更多的操作，比如创建新的卷组，将新的物理卷加入到卷组，增大或减小逻辑卷的大小等等。具体用什么命令，一个help即可搞定。

　　最后，来看看在主板只支持efi的情况下，ubuntu如何分区。安装的启动界面如下：

　　这个安装界面和legacy bios系统下的安装界面是不同的，传统的安装界面如下：

　　在efi模式下，还是选择自动分区。安装完操作系统后，使用parted和/etc/fstab来查看硬盘的分区和使用情况，如下图：

　　通过以上图片可以看出，硬盘的分区表类型为gpt，硬盘分为三个区，都是主分区。其中第1个分区sda1的大小是537m，文件系统是fat32，其挂载的路径是/boot/efi，而另外两个分区一个挂载到根目录，一个为交换空间。从上面的信息我们不难推断：只支持efi的主板只能从gpt分区的硬盘启动，而且该硬盘第1个分区必须为fat32文件系统，该文件系统中存放的是efi需要的各种文件。

　　如果在安装ubuntu系统的时候不是选择自动分区，而是选择最后那个“其它选项”来自定义分区，会发现其实ubuntu提供的自定义分区功能很有限。它没办法让人选择是使用mbr分区还是使用gpt分区，也没有办法选择是否启用lvm。如果需要更灵活的管理的话，还是只有点击“试用ubuntu”按钮，进入livecd的ubuntu系统后，使用parted命令和lvm命令手动管理硬盘分区。

延伸阅读：

　　除了硬盘分区，平常还有可能用到的硬盘管理功能有以下一些：

　　1、创建raid，可以使用mdadm程序；

　　2、查看个分区或各文件夹的空间占用 ，使用df和du程序；

　　3、指定磁盘配额，使用quota软件包；

　　4、查看各分区的文件系统、uuid、卷标，使用blkid程序。

 

（京山游侠于2014-07-13发布于博客园，2015-01-23整理于blogjava，转载请注明出处。）