GUID Partition Table

GUID Partition Table

GUID Partition Table (GPT), zu deutsch GUID-Partitionstabelle, ist ein Standard für das Format von Partitionstabellen auf Festplatten oder anderen Datenträgern. Die Spezifikation ist Teil des UEFI-Standards, der das BIOS in PCs ersetzen soll. GPT ist dabei der Nachfolger der MBR-Partitionstabellen. GPT können aber auch mit heutigen BIOSen verwendet werden[1].

Inhaltsverzeichnis

Aufbau

Schematische Darstellung eines GPT. Jeder LBA-Block entspricht einem Sektor der Festplatte und ist 512 Bytes groß.

Entsprechend dem GPT-Schema besteht ein Datenträger aus den folgenden Bereichen:

  • MBR (als Schutz vor Veränderungen durch alte Partitionierungstools)
  • primäre GPT, bestehend aus Header und Partitionseinträgen
  • Partitionen
  • sekundäre GPT, bestehend aus Partitionseinträgen und Header

Die sekundäre GPT am Ende des Datenträgers ist eine Kopie der primären GPT am Anfang des Datenträgers. Durch diese Redundanz kann im Fehlerfall die Partitionstabelle wiederhergestellt werden. Da in der GPT eine Prüfsumme eingetragen wird, kann festgestellt werden, welche der beiden GPT konsistent ist.

MBR-Partitionstabelle

Im ersten Sektor/Block des Datenträgers (LBA 0) befindet sich der Master Boot Record (MBR). Dort befindet sich eine klassische MBR-Partitionstabelle mit einem Eintrag, der den Rest des Datenträgers belegt. Für ein Betriebssystem, das nur MBR- aber keine GPT-Partitionstabellen lesen kann, erscheint der gesamte Platz des Datenträgers als belegt. Dieser MBR stellt einen Schutz für den Inhalt des Datenträgers dar, falls auf diesen mit alten Partitionierungstools, die das GPT-Schama nicht kennen, zugegriffen wird.

Header der GUID-Partitionstabelle

Im zweiten Sektor/Block (LBA 1) befindet sich der Header der primären GPT. Der Header der sekundären GPT befindet sich im letzten Sektor/Block (LBA −1).

Im Header der GPT sind folgende Informationen abgelegt:

  • Signatur (8 Bytes) – „EFI PART“
  • Revision (4 Bytes) – 0x00010000
  • Header-Größe (4 Bytes)
  • Header-Prüfsumme (4 Bytes)
  • Reservierter Platz (4 Bytes) – darf nicht belegt sein
  • Position der primären Partitionstabelle (8 Bytes)
  • Position der sekundären Partitionstabelle (8 Bytes)
  • Position des ersten benutzbaren Blocks (8 Bytes)
  • Position des letzten benutzbaren Blocks (8 Bytes)
  • GUID (16 Bytes)
  • Position der Partitionstabelle (8 Bytes)
  • Anzahl der Partitionen (4 Bytes)
  • Größe des Partitionseintrags (4 Bytes)
  • Partitionstabellen-Prüfsumme (4 Bytes) – CRC32

Partitionseintrag

Die Partitionseinträge werden in den darauffolgenden 32 Sektoren/Blöcken (LBA 2 bis 33 bzw. LBA −33 bis −2) abgelegt. Jeder Partitionseintrag umfasst 128 Byte. Somit können pro logischem Block vier Partitionseinträge abgelegt werden.

Im Partitionseintrag selbst sind folgende Daten hinterlegt:

  • Partitionstyp (ID) (16 Bytes)
  • GUID der Partition (16 Bytes)
  • Beginn der Partition (8 Bytes)
  • Ende der Partition (8 Bytes)
  • Attribute (8 Bytes)
  • Partitionsname (72 Bytes)

Begrenzungen

Die GPT verwendet Logical Block Addressing (LBA) mit 64 Bit umfassenden Einträgen, sodass (bei 512 Byte Sektorgröße) Festplatten bis zu einer Gesamtgröße von 8192 Exabyte adressiert und diese in bis zu 128 Partitionen aufgeteilt werden können.

Unterstützung in Betriebssystemen

Für Betriebssysteme, die auf der IA64-Architektur (überwiegend Großrechner) aufbauen, ist die Unterstützung von GPT zwingend notwendig, da diese Rechner EFI zum Booten verwenden. Darunter fallen die entsprechenden 64-Bit-Versionen von FreeBSD, HP-UX, Linux, NetBSD, OpenVMS und Microsoft Windows. Auch Mac OS X unterstützt es seit Umstellung der Apple Macintosh auf Intel-Prozessoren Anfang 2006, sowie die seit Anfang 2005 verfügbare, für die IA64-Architektur angepasste Version von Solaris.

Die Versionen von Microsoft Windows XP, die noch für die 32-Bit-Intel i386-Architektur entwickelt wurden, können auf einer GPT-Festplatte nur mit Einschränkungen installiert werden. Unter anderem lesen sie nur den Master Boot Record (MBR), um Partitionierungsdaten zu erhalten. Es stehen somit nur maximal drei Partitionen zur Verfügung, da der MBR nicht mehr als vier Einträge zulässt, die erste Partition aber für die EFI-Firmware reserviert ist und erweiterte Partitionen, die als Container mehrere logische Partitionen enthalten können, von GPT nicht mehr unterstützt werden. (Siehe: Verständlichere Erklärung, aber unter Vorbehalt)

Bis zum Erscheinen von Windows Vista Anfang 2007 richteten sich die 64-Bit-Windows-Versionen vornehmlich an Server-Betreiber und professionelle Anwender (z. B. CAD oder Grafik/Design). Dazu zählt auch die bereits 2005 erschienene Windows XP Professional x64 Edition. Bei deren Erscheinen war die umfassende GPT-Unterstützung durch entsprechende 64-Bit-Treiber nur bei ausgesuchter Hardware vorhanden. Mit Erscheinen von Vista wurde die Verfügbarkeit von 64-Bit-Treibern generell besser, sodass diese in der Regel ebenfalls die x64-Version von XP unterstützen.

Das Fachmagazin c’t konnte in der Anfangsphase der Einführung während des Tests einer 4 TB großen, mit GPT formatierten Festplatte feststellen, dass zahlreiche Festplattentreiber namhafter Hersteller beim Schreiben auf Bereiche jenseits von 2 TB die Daten statt an der gewünschten Stelle am Anfang der Festplatte ablegten, so dass es zu massiven Datenverlusten oder gar zum Verlust der Formatierung der Festplatte kam.[2] Das Problem trat anscheinend speziell bei den 32-Bit-Versionen von Windows XP auf, die zwar teilweise schon Unterstützung für GPT mit sich führten, jedoch aufgrund ihres 32-Bit-Treiberdesigns die 2-TB-Grenze nicht überschreiten konnten.[3] Da der Einsatz solcher Partitionen damals noch hauptsächlich bei Servern anzutreffen war, ergaben sich solche Probleme am ehesten dann, wenn die Festplatten eines solchen Systems mit anderen Rechnern ausgetauscht wurden.

Ein 64-Bit-Linux kann – ganz ohne UEFI oder gesonderte BIOS-Unterstützung – mit GRUB2 von einer GPT-Partition booten. Es ist also kein UEFI dazu notwendig – die Kopplung von GPT an (U)EFI ist somit nicht zwingend.[4]

GUIDs und deren Zuordnung

Betriebssystem Partitionstyp GUID
(Kein Betriebssystem) Unbenutzt 00000000-0000-0000-0000-000000000000
MBR 024DEE41-33E7-11D3-9D69-0008C781F39F
EFI System-Partition C12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93B
BIOS Boot partition 21686148-6449-6E6F-744E-656564454649
Windows von Microsoft reservierte Partition E3C9E316-0B5C-4DB8-817D-F92DF00215AE
Basic Data Partition EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7
Logical Disk Manager Partition für Meta-Daten 5808C8AA-7E8F-42E0-85D2-E1E90434CFB3
Logical Disk Manager Partition für Daten AF9B60A0-1431-4F62-BC68-3311714A69AD
HP-UX Partition für HP-UX-LVM 75894C1E-3AEB-11D3-B7C1-7B03A0000000
Service Partition E2A1E728-32E3-11D6-A682-7B03A0000000
Linux Data partition EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7
RAID partition A19D880F-05FC-4D3B-A006-743F0F84911E
Swap partition 0657FD6D-A4AB-43C4-84E5-0933C84B4F4F
Partition für Linux-LVM E6D6D379-F507-44C2-A23C-238F2A3DF928
Reserved 8DA63339-0007-60C0-C436-083AC8230908
FreeBSD Data partition 516E7CB4-6ECF-11D6-8FF8-00022D09712B
Swap partition 516E7CB5-6ECF-11D6-8FF8-00022D09712B
Unix File System (UFS) partition 516E7CB6-6ECF-11D6-8FF8-00022D09712B
Partition für FreeBSD-LVM (Vinum) 516E7CB8-6ECF-11D6-8FF8-00022D09712B
ZFS partition 516E7CBA-6ECF-11D6-8FF8-00022D09712B
Mac OS X Partition für Hierarchical File System (HFS+) 48465300-0000-11AA-AA11-00306543ECAC
Partition für UFS 55465300-0000-11AA-AA11-00306543ECAC
Partition für Software-RAID 52414944-0000-11AA-AA11-00306543ECAC
Partition für Apple TV Recovery 5265636F-7665-11AA-AA11-00306543ECAC
Solaris Boot partition 6A82CB45-1DD2-11B2-99A6-080020736631
Root partition 6A85CF4D-1DD2-11B2-99A6-080020736631
Swap partition 6A87C46F-1DD2-11B2-99A6-080020736631
Backup partition 6A8B642B-1DD2-11B2-99A6-080020736631
/usr partition 6A898CC3-1DD2-11B2-99A6-080020736631
/var partition 6A8EF2E9-1DD2-11B2-99A6-080020736631
/home partition 6A90BA39-1DD2-11B2-99A6-080020736631
EFI_ALTSCTR 6A9283A5-1DD2-11B2-99A6-080020736631
Reservierte Partition 6A945A3B-1DD2-11B2-99A6-080020736631
6A9630D1-1DD2-11B2-99A6-080020736631
6A980767-1DD2-11B2-99A6-080020736631
6A96237F-1DD2-11B2-99A6-080020736631
6A8D2AC7-1DD2-11B2-99A6-080020736631

Quellen

  1. ↑ Zeitschrift c’t Nr. 04/2011, S. 170ff. – Linux kann ohne gesonderte BIOS-Unterstützung GPT verwenden und von GPT-Partition booten
  2. ↑ c’t 2/2009 RAID-System: 4 TByte in einem Gehäuse, S. 54
  3. ↑ Microsoft technet GUID-Partitionstabelle http://technet.microsoft.com/de-de/library/cc773223.aspx
  4. ↑ Zeitschrift c’t Nr. 04/2011, S. 170ff. – Linux kann ohne gesonderte BIOS-Unterstützung GPT verwenden und von GPT-Partition booten

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