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Linux GPT分区表16进制实例分析
Linux GPT分区表16进制实例分析
GPT分区表随着win10的普及，已经在越来越多的新电脑上开始使⽤了。

前段时间的新闻有看到说Intel会在后⾯的新平台中完全取
消CSM⽀持，这也⼤概相当于后⾯新出的Intel平台的主板将只有纯UEFI模式引导，Legacy模式没有了，也就是说必须要使⽤GPT分区了。

对于普通⽤户来说，GPT的好处最明显的地⽅就是⽀持系统分区⼤于 2TB，但这似乎并没有什么⽤（因为MBR并不⽀持单个分区⼤
于2TB）。

另外⼀个就是，GPT分区必须要⽤UEFI，⽽M$从win8开始搞了个SecureBoot，也能从⼀定程度上增加那么⼀丢丢安全性吧。

然⽽在服务器领域就不⼀样了，服务器的SAN存储很容易就能聚合出⼀个⼤于 2T的盘，甚⾄10多T⼀个LUN都是很常见的事情，尽管Linux下⾯有LVM可以绕过分区，但是作为未来的主流分区技术，GPT也将会变得很重要，还是有必要来从底层研究⼀下。

这篇⽂章我们使⽤的实验环境是这样的，VMWare虚拟机安装RHEL6.8，除开系统的虚拟硬盘VMDK之外，额外添加两块虚拟硬盘，⼀块5GB为/dev/sdb，另⼀块6GB为/dev/sdc。

通过解析这两块虚拟硬盘的分区表头的信息，结合GPT的官⽅⼿册，⽤例⼦来分析GPT分区表到底是怎么构成的。

需要说明的是，这篇⽂章我们的实验只对这两块虚拟硬盘作建⽴GPT分区表的操作，为避免⼲扰，先不建⽴分区。

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我们使⽤Linux⾃带的hexdump⼯具来从16进制的层⾯分析GPT分区表。

从上⾯的图中可以看到，我们的两块硬盘/dev/sdb和/dev/sdc分别为5GB和6GB，此时是刚添加了⼀块新的虚拟硬盘的状态，所以没有分区表，也没有分区，我们使⽤hexdump来读取这两块硬盘，可以看到⾥⾯的数据全都是0，这也符合是⼀块全新的硬盘的状态。

先来解释⼀下hexdump的这个输出结果。

每⼀⾏表⽰16Byte(字节)的数据，所以第⼀列的值就显⽰的是当前⾏是第多少个字节，它是
以16进制显⽰的。

中间那个星号(*)表⽰它代替的⾏的数据跟上⼀⾏是⼀样的(这将使得输出结果更易读)。

那么红框
中140000000和180000000的意思就很明显了，通过将16进制转换成10进制，140000000(Hex) = 5368709120(Dec)，180000000(Hex) = 6442450944(Dec)，5368709120/1024/1024/1024=5，6442450944/1024/1024/1024=6，结果刚好就是5GB和6GB，这也印证了上⾯说的第⼀列的数字表⽰的是当前⾏是第多少个字节。

140000000和180000000是最后⼀⾏，也就是硬盘能存储数据的最后的位置，也就表⽰硬盘的⼤⼩了。

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然后我们⽤parted⼯具，将这sdb和sdc建⽴⼀个gpt分区表。

parted /dev/sdb mklabel gpt & parted /dev/sdc mklabel gpt
分完区之后，再次使⽤hexdump读取硬盘，就有了上⾯截图的内容，可以发现，多了不少内容。

先来看GPT硬盘整个的硬盘结构⽰意图，这个图是来⾃UEFI Specifications⽂档，LBA0是Protective MBR，然后就是GPT分区表头，再接着就是每个分区的描述，这三部分构成了主GPT分区表。

从First useable block到Last useable block是给每个分区⽤于存储数据的。

最后还有⼀个备份的GPT分区表，是由每个分区的描述和分区表头构成。

根据UEFI Specifications⽂档，GPT分区表头是有两部分的，第⼀部分⼀般位于LBA1，另外还有⼀份alternate GPT，可以理解为备份的GPT表头，它位于硬盘的最后⼀个LBA。

⾄于LBA是怎么计算的，这⾥就不展开讲，⼀般来说，硬盘每个LBA是512Byte字节，所
以LBA0就是从0x00000000 到 0x00000200-1，⽽LBA1就是从0x00000200开始，⽤进制转换⼀下，200(Hex) = 512(Dec)，就是512字节。

LBA0的Protective MBR部分这⾥就不讲了，有兴趣的可以去看官⽅⽂档，这篇⽂章只关⼼GPT分区表的结构。

GPT的分区表头，是从LBA1开始的，长度⼀般为92字节，结合UEFI Specifications和Wikipedia维基百科，根据hexdump的输出结果，我们来⼀⾏⼀⾏地分析⼀下sdb的GPT分区表主表头。

00000200 45 46 49 20 50 41 52 54 00 00 01 00 5c 00 00 00 |EFI PART....\...|
字节：GPT Signature，它是⼀串ASCII码字符串“EFI PART”，把这8个16进制数45 46 49 20 50 41 52 54分别转换成10进制，就是69 70 0-8字节
73 32 80 65 82 84，去查⼀下ASCII码表，它就是字符串“EFI PART”，注意两个单词中间还有个空格。

字节：GPT修订版本，表⽰是1.0版，即00 00 01 00。

9-11字节
字节：GPT分区表头⼤⼩，⼀般是92字节，也就是16进制数5c，即5c 00 00 00。

12-15字节
00000210 47 f1 8d 83 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 |G...............|
16-19字节
字节：GPT头部共92字节数据的CRC32校验值，计算该CRC32值时把这4个字节先置为0再计算，计算完成之后，再将计算出来的值填⼊这4个字节。

我们来计算⼀下。

先把hexdump输出结果的92个字节摘出来，再把16-19字节全填成0，就是下⾯这样：
45 46 49 20 50 41 52 54 00 00 01 00 5c 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00
ff ff 9f 00 00 00 00 00 22 00 00 00 00 00 00 00
de ff 9f 00 00 00 00 00 dd 25 f8 96 c6 47 56 4f
aa ed c2 48 bd ee 50 7d 02 00 00 00 00 00 00 00
80 00 00 00 80 00 00 00 86 d2 54 ab
可以看到，这个结果跟hexdump显⽰的16-19字节数据⼀致，即47 f1 8d 83。

字节：保留位，必须为0。

20-23字节
字节：当前GPT表头所在的LBA，上⾯说到主GPT表⼀般是LBA1，所以结果是01，即01 00 00 00 00 00 00 00。

24-31字节
00000220 ff ff 9f 00 00 00 00 00 22 00 00 00 00 00 00 00 |........".......|
字节：Alternate GPT表头所在的LBA，上⾯说到这个⼀般是最后⼀个LBA，也就是硬盘的最后⼀个512字节，这个值是怎么算出来的32-39字节
呢？/dev/sdb容量⼤⼩是140000000(Hex) = 5368709120(Dec)，除于512字节，5368709120/512 = 10485760(Dec)，就是这个硬盘的
总LBA数，因为是最后⼀个LBA所以再减1，即10485760-1 = 10485759(Dec) = 9FFFFF(Hex)，
ff ff 9f 00 00 00 00 00
字节：第⼀个可⽤的LBA，根据UEFI官⽅⽂档规定，LBA⼤⼩为512字节时，第⼀个可⽤的LBA必须要⼤于或等于34，即34(Dec) = 40-47字节
22(Hex)，即22 00 00 00 00 00 00 00。

00000230 de ff 9f 00 00 00 00 00 dd 25 f8 96 c6 47 56 4f |.........%...GVO|
00000240 aa ed c2 48 bd ee 50 7d 02 00 00 00 00 00 00 00 |...H..P}........|
字节：最后⼀个可⽤的LBA，跟上⾯的第⼀个可⽤LBA同样的道理，就是最后⼀个LBA-34，/dev/sdb容量⼤⼩是140000000(Hex) = 48-55字节
5368709120(Dec)，5368709120/512 = 10485760(Dec)，10485760 - 34 = 10485726(Dec) = 9FFFDE，即de ff 9f 00 00 00 00 00。

字节：硬盘的GUID，这个值是唯⼀的，不可重复。

56-71字节
字节：定义GPT分区⼊⼝的LBA，就是LBA1+1=LBA2，即02 00 00 00 00 00 00 00。

72-79字节
00000250 80 00 00 00 80 00 00 00 86 d2 54 ab 00 00 00 00 |..........T.....|
字节：定义的分区⼊⼝的数量，80(Hex) = 128(Dec)，128个分区。

即80 00 00 00。

80-83字节
字节：每个分区⼊⼝的⼤⼩，⼀般是80(Hex) = 128(Dec)，即80 00 00 00。

84-87字节
字节：分区⼊⼝列表的CRC32校验值。

88-92字节
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上⾯就是主GPT分区表头的16进制逐⾏分析，下⾯就是备份分区表头部分了，根据上⾯的分区，备份的分区表头位置是在硬盘的最后⼀
个LBA，即140000000(Hex) = 5368709120(Dec)，5368709120/512 - 1 = 10485759(Dec)，10485759 * 512 = 5368708608(Dec) =
13FFFFE00(Hex)，即截图中最后⼀部分的备份GPT分区表头的起码位置。

通过⽐较主表头和备份表头，我们发现有如下⼏个地⽅不⼀样：
1、16-19字节的GPT头部共92字节数据的CRC32校验值，这个CRC32校验值不⼀样是由于24-31字节（当前GPT表头所在的LBA）和32-39字节（备份GPT表头所在的LBA）的位置正好是跟主表头位置相反引起的。

２、24-31字节（当前GPT表头所在的LBA）和32-39字节（备份GPT表头所在的LBA），这两个值刚好跟主GPT表头的值是相反的，即互为主备。

３、72-79字节GPT分区⼊⼝的LBA，备份表头肯定指向的备份的分区⼊⼝列表的LBA。

除了上述３个地⽅不⼀样之外，其它地⽅跟主GPT表头完全⼀致。

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然后我们在/dev/sdb上创建两个分区，再看分区表会有什么样的变化。

[root@RHEL68 ~]# parted /dev/sdb mkpart sdb1 1 100M
[root@RHEL68 ~]# parted /dev/sdb mkpart sdb2 100M 300M
跟未分区时候相⽐，多了两个分区⼊⼝，这些分区⼊⼝在官⽅⽂档中被称为GPT Partition Entry Array。

分区表头部分和未分区相⽐，有两个地⽅发⽣了变化，⼀个是16-19字节的GPT头部共92字节数据的CRC32校验值，这个值发⽣了变化是因为88-92字节分区⼊⼝列表
的CRC32校验这个发⽣了变化，因为多了两个分区，所以分区⼊⼝列表的CRC32校验值肯定会发⽣变化。

第⼀个分区的⼊⼝起始位置是0x400，第⼆个分区⼊⼝起始位置是0x480，所以每个分区⼊⼝描述长度是80(Hex) = 128(Dec) Byte。

这
个128byte其实已经在表头⾥⾯有定义过的，上⾯有说过，就是表头的84-87字节。

每个分区的⼊⼝描述根据官⽅⽂档是这样定义的，见下图。

下⾯来分析第⼀个分区的分区⼊⼝描述。

00000400 a2 a0 d0 eb e5 b9 33 44 87 c0 68 b6 b7 26 99 c7 |......3D..h..&..|
00000410 84 b3 41 ef 05 e6 c1 43 8e 61 bb 5b 4f f9 a9 28 |..A....C.a.[O..(|
字节：分区唯⼀标识符，跟分区表头定义的硬盘GUID⼀个道理，也必须是唯⼀值。

16-31字节
00000420 00 08 00 00 00 00 00 00 ff f7 02 00 00 00 00 00 |................|
32-39字节
字节：分区起始LBA，也就是800(Hex) = 2048(Dec)，分区真正开始使⽤是2048*512 = 1048576(Dec) = 100000(Hex)。

字节：分区结束LBA，也就是2F7FF(Hex) = 194559(Dec)，分区的最后⼀个LBA的起始字节数是 194559*512 = 99614208(Dec) = 40-47字节
5EFFE00(Hex)，还要加上⼀个LBA即512字节，即5F00000(Hex)，也就是下⼀个分区的起始字节数。

00000430 00 00 00 00 00 00 00 00 73 00 64 00 62 00 31 00 |........s.d.b.1.|
00000440 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
字节：属性标识符，保留的。

48-55字节
字节：分区名称，共72字节。

本例中，为0073(Hex)，0064(Hex)，0062(Hex)，0031(Hex)，转换到10进制，就是115(Dec), 56-127字节
100(Dec), 98(Dec), 49(Dec)，查询⼀下ASCII码，即sdb1。