Tanto MBR como GPT son distintas maneras de administrar las particiones en nuestros discos rígidos. Por lo general todos los mortales nos enfrentamos eventualmente con al menos 2 particiones en nuestros discos (algunos un poco mas experimentados con algunas mas), una para el sistema y todos sus archivos y otra para swap en el caso de entornos Unix like. Básicamente MBR y GPT, cada uno a su manera, se encargan de proveer la información para que podamos identificar donde comienzan y terminan las particiones, entre otra cosas.
Un poco de MBR
La MBR o Master Boot Record (también conocida como tabla de particiones msdos) se encuentra almacenada en el primer sector disponible del disco o LBA0 a partir de ahora. La MBR consiste de 512 bytes y está conformada mas o menos de la siguiente manera:
- Los primeros 446 bytes están ocupados en buena parte por código binario ejecutable, el bootloader en esencia, por ejemplo la primera etapa de grub. Este código es cargado en memoria por la BIOS y luego ejecutado.
- A continuación se encuentran las 4 entradas de 16 bytes que describen las particiones.
- El primer byte describe el estado de la partición, por ejemplo si es bootable o no.
- Los siguientes 3 bytes describen la dirección CHS del primer sector de la partición.
- El siguiente byte describe el tipo de partición: hay varios tipos, mas de los que puedo recordar, pero en esencia aquí se define si se trata de una partición primaria o extendida.
- 3 bytes mas que describen el último sector de la partición en formato CHS.
- 4 bytes que describen el primer sector de la partición en formato LBA
- 4 bytes que describen la cantidad de sectores que tiene la partición.
juan@moon:~/Escritorio/POSTS/mbr_gpt$ sudo parted
GNU Parted 2.3
Usando /dev/sda
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(parted) unit s
(parted) print
Modelo: ATA TOSHIBA MK2555GS (scsi)
Disco /dev/sda: 488397168s
Tamaño de sector (lógico/físico): 512B/512B
Tabla de particiones. msdos
Numero Inicio Fin Tamaño Tipo Sistema de archivos Banderas
1 63s 413636607s 413636545s primary ext4
2 413636608s 475985919s 62349312s primary ext4 arranque
3 475985920s 488396799s 12410880s primary linux-swap(v1)
(parted)
como pueden ver el disco consta de 488397168 sectores de 512 Bytes (250 Gbytes). Tiene una tabla de particiones tipo msdos (básicamente MBR) con 3 particiones (todas primarias):
- La primera partición comienza en el sector 63 (LBA63) y termina en el sector 413636607, es decir que consta de 413636545 sectores (aprox 195 GBytes es la partición /home)
- La segunda partición que comienza en el sector siguiente y se encuentra marcada como de arranque (bootable) tiene 62349312 sectores (aprox 30GBytes es la partición /, donde se encuentra el directorio /boot)
- La tercera partición, tiene 12410880 sectores (aprox 6GBytes y es la swap)
Podemos ir un poco mas lejos y analizar directamente el primer sector del disco /dev/sda con un lector hexadecimal de la siguiente forma:
juan@moon:~/Escritorio/POSTS/mbr_gpt$ sudo dd if=/dev/sda bs=512 count=1 2>/dev/null | hexdump -C
00000000 eb 63 90 d0 bc 00 7c 8e c0 8e d8 be 00 7c bf 00 |.c....|......|..|
00000010 06 b9 00 02 fc f3 a4 50 68 1c 06 cb fb b9 04 00 |.......Ph.......|
00000020 bd be 07 80 7e 00 00 7c 0b 0f 85 0e 01 83 c5 10 |....~..|........|
00000030 e2 f1 cd 18 88 56 00 55 c6 46 11 05 c6 46 10 00 |.....V.U.F...F..|
00000040 b4 41 bb aa 55 cd 13 5d 72 0f 81 fb 55 aa 75 09 |.A..U..]r...U.u.|
00000050 f7 c1 01 00 74 03 fe 46 10 66 00 80 01 00 00 00 |....t..F.f......|
00000060 00 00 00 00 ff fa 90 90 f6 c2 80 74 05 f6 c2 70 |...........t...p|
00000070 74 02 b2 80 ea 79 7c 00 00 31 c0 8e d8 8e d0 bc |t....y|..1......|
00000080 00 20 fb a0 64 7c 3c ff 74 02 88 c2 52 bb 17 04 |. ..d|<.t...R...|
00000090 f6 07 03 74 06 be 88 7d e8 17 01 be 05 7c b4 41 |...t...}.....|.A|
000000a0 bb aa 55 cd 13 5a 52 72 3d 81 fb 55 aa 75 37 83 |..U..ZRr=..U.u7.|
000000b0 e1 01 74 32 31 c0 89 44 04 40 88 44 ff 89 44 02 |..t21..D.@.D..D.|
000000c0 c7 04 10 00 66 8b 1e 5c 7c 66 89 5c 08 66 8b 1e |....f..\|f.\.f..|
000000d0 60 7c 66 89 5c 0c c7 44 06 00 70 b4 42 cd 13 72 |`|f.\..D..p.B..r|
000000e0 05 bb 00 70 eb 76 b4 08 cd 13 73 0d 5a 84 d2 0f |...p.v....s.Z...|
000000f0 83 d0 00 be 93 7d e9 82 00 66 0f b6 c6 88 64 ff |.....}...f....d.|
00000100 40 66 89 44 04 0f b6 d1 c1 e2 02 88 e8 88 f4 40 |@f.D...........@|
00000110 89 44 08 0f b6 c2 c0 e8 02 66 89 04 66 a1 60 7c |.D.......f..f.`||
00000120 66 09 c0 75 4e 66 a1 5c 7c 66 31 d2 66 f7 34 88 |f..uNf.\|f1.f.4.|
00000130 d1 31 d2 66 f7 74 04 3b 44 08 7d 37 fe c1 88 c5 |.1.f.t.;D.}7....|
00000140 30 c0 c1 e8 02 08 c1 88 d0 5a 88 c6 bb 00 70 8e |0........Z....p.|
00000150 c3 31 db b8 01 02 cd 13 72 1e 8c c3 60 1e b9 00 |.1......r...`...|
00000160 01 8e db 31 f6 bf 00 80 8e c6 fc f3 a5 1f 61 ff |...1..........a.|
00000170 26 5a 7c be 8e 7d eb 03 be 9d 7d e8 34 00 be a2 |&Z|..}....}.4...|
00000180 7d e8 2e 00 cd 18 eb fe 47 52 55 42 20 00 47 65 |}.......GRUB .Ge|
00000190 6f 6d 00 48 61 72 64 20 44 69 73 6b 00 52 65 61 |om.Hard Disk.Rea|
000001a0 64 00 20 45 72 72 6f 72 0d 0a 00 bb 01 00 b4 0e |d. Error........|
000001b0 cd 10 ac 3c 00 75 f4 c3 87 1f b2 ba 00 00 00 01 |...<.u..........|
000001c0 01 00 83 fe ff ff 3f 00 00 00 c1 97 a7 18 80 fe |......?.........|
000001d0 ff ff 83 fe ff ff 00 98 a7 18 00 60 b7 03 00 fe |...........`....|
000001e0 ff ff 82 fe ff ff 00 f8 5e 1c 00 60 bd 00 00 00 |........^..`....|
000001f0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 55 aa |..............U.|
00000200
juan@moon:~/Escritorio/POSTS/mbr_gpt$
Utilizando dd capturé el primer bloque del disco y lo procesé con un lector hexadecimal, como para humanizar un poco las cosas. La tabla de particiones en si misma comienza a partir del byte 01BEh
Partición 1: los bytes 3f 00 00 00 representan el primer bloque de la partición 63 (la representación es en little endian) y los bytes c1 97 a7 18 representan la cantidad de sectores asociados, en este caso 413636545 sectores.
Partición 2: El primer byte es 80 lo cual indica que se trata de la partición booteable. Los bytes 00 98 a7 18 indican que el bloque inicial de la partición es 413636608, y los bytes 00 60 b7 03 representan la cantidad de bloques 62349312.
Partición 3: los bytes 00 f8 5e 1c representan el sector inicial 475985920, y los bytes 00 60 bd 00 representan la cantidad de sectores 12410880. Los siguientes 16 bytes conformar la descripción de la cuarta partición que no existe en este caso y por eso son 0.
Boot Signature: se trata de dos bytes que siempre tienen el valor 55 aa y delimitan el fin de la MBR.
De acuerdo a wikipedia, la parte remarcada con negrita se trata de código ejecutable del bootloader, en nuestro caso GRUB. Esto le da a GRUB un total de poco mas de 400 bytes de espacio para código. Sin embargo como ven, la primer partición no comienza sino hasta el sector 63! Esto permite que booloaders como GRUB puedan disponer de unos miles de bytes extras (entre los sectores 1 y 62, 62*512 Bytes para ser mas preciso) para poder realizar su tarea. Después de todo es Grub quien tiene que cargar en memoria la imagen del kernel y darle inicio a la vida, y para esto precisa al menos saber como acceder a la partición donde se encuentran los archivos.
Limitaciones de MBR
Dado que MBR fue introducido como estándar hace mas de 30 años es lógico que presente limitaciones en su diseño. Las mas notables son:
- La capacidad máxima de 2TB, en discos con sectores de 512 Bytes. Esto se debe a que el campo que indica la cantidad de sectores que ocupa la partición está expresado como un entero de 4 bytes (32 bits, 512 Bytes ^ 32 = 2TB).
- La especificación básica de MBR reservó espacio para solo 4 particiones. Esto luego lo enmendaron agregando el concepto de partición "extendida", dentro de la cual es posible crear mas particiones.
Un poco de GPT
GUID Partition Table desarrollado por los muchachos de Intel, forma parte de las especificaciones UEFI y presenta una manera bastante diferente de administrar las particiones en nuestros discos. Por ejemplo:
- Se descartó completamente el direccionamiento CHS a favor de LBA.
- En lugar de utilizar 4 bytes (32 bits) para definir los sectores de una partición utiliza 8 bytes (64 bits), lo cual da una capacidad máxima de 512^64 Bytes 9.4 ZB.
- El encabezado GPT se encuentra en en el sector LBA 1 (SIEMPRE), entre otras cosas contiene un puntero a la tabla de particiones (usualmente ubicada en LBA 2, también llamado arreglo de particiones).
- En LBA0 se encuentra la llamada Protective MBR, cuyos fines son:
- Evitar que software que no soporte GPT destruya la partición.
- Hace posible bootear desde BIOS una partición GPT. Aquí tanto el bootloader como el OS deben soportar GPT.
- El último sector del disco contiene una copia del header GPT, a modo de backup.
- El estándar dedica 16384 bytes a la tabla de particiones, y dado que cada entrada ocupa 128 bytes es posible un máximo de 128 particiones.
- En discos de 512 Bytes por sector el primer sector utilizable es LBA 34 (16384/512=32 bloques y dado que la tabla comienza en LBA2).
- Si el disco tuviese sectores de 4096 bytes, el primer sector disponible sería el 5 (LBA0=MBR, LBA1=GPT header).
- Existen dos campos para control de integridad (CRC) en el header GPT, uno para controlar la integridad del header mismo y otro que controla la integridad del arreglo de particiones.
root@moon:/home/juan/Escritorio/POSTS/mbr_gpt# parted /dev/loop1
GNU Parted 2.3
Usando /dev/loop1
¡Bienvenido/a a GNU Parted! Teclee «help» para ver la lista de órdenes.
(parted) unit s
(parted) mklabel gpt
Aviso: La etiqueta de disco existente en /dev/loop1 se destruirá y todos los datos en este disco se perderán. ¿Desea continuar?
Sí/Yes/No? Yes
(parted) print
Modelo: Loopback device (loop)
Disco /dev/loop1: 4096000s
Tamaño de sector (lógico/físico): 512B/512B
Tabla de particiones. gpt
Numero Inicio Fin Tamaño Sistema de archivos Nombre Banderas
(parted) mkpart
¿Nombre de la partición? []? Juan
¿Tipo de sistema de ficheros? [ext2]? ext4
¿Inicio? 2048
¿Fin? 4095999
Aviso: Usted solicitó una partición de 2048s a 4095999s.
La ubicación más cercana que podemos aceptar es 2048s a 4095966s.
¿Es aceptable para usted?
Sí/Yes/No? Yes
(parted) print
Modelo: Loopback device (loop)
Disco /dev/loop1: 4096000s
Tamaño de sector (lógico/físico): 512B/512B
Tabla de particiones. gpt
Numero Inicio Fin Tamaño Sistema de archivos Nombre Banderas
1 2048s 4095966s 4093919s Juan
(parted) quit
Ahora... de manera similar a como analizamos MBR analizamos el header GPT:
root@moon:/home/juan/Escritorio/POSTS/mbr_gpt# dd if=/dev/loop1 bs=512 count=2 2>/dev/null | hexdump -C
00000000 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
000001c0 01 00 ee fe ff ff 01 00 00 00 ff 7f 3e 00 00 00 |............>...|
000001d0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
000001f0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 55 aa |..............U.|
00000200 45 46 49 20 50 41 52 54 00 00 01 00 5c 00 00 00 |EFI PART....\...|
00000210 46 f7 9d ba 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 00 |F...............|
00000220 ff 7f 3e 00 00 00 00 00 22 00 00 00 00 00 00 00 |..>.....".......|
00000230 de 7f 3e 00 00 00 00 00 7a 46 44 50 5f 5b 30 43 |..>.....zFDP_[0C|
00000240 b9 2d 37 23 2b 58 93 c6 02 00 00 00 00 00 00 00 |.-7#+X..........|
00000250 80 00 00 00 80 00 00 00 0d b2 ff f0 00 00 00 00 |................|
00000260 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000400
root@moon:/home/juan/Escritorio/POSTS/mbr_gpt#
Dado que el header GPT se encuentra localizado en LBA1, con dd extraje los dos primeros bloques del disco. A continuación la explicación de los campos:
Firma del GPT header: son los primeros 8 bytes de LBA1.
GPT revision: es la versión de GPT utilizada (4 bytes), en este caso es 1.0
Tamaño del header en bytes: el valor es de 92 bytes en este caso (4 bytes).
CRC del header: 4 bytes.
Reservados: 4 bytes en cero.
LBA del GPT header: en este caso es LBA1 (8bytes).
LBA de la copia del GPT header: en este caso es el sector LBA4095999 (último sector del disco) (8bytes)
Primer sector LBA disponible para particiones: 22h=2+16*2=34, LBA34 (8 bytes).
Último sector LBA disponible para particiones: en este caso LBA 4095966, noten como entre estos últimos valores hay 34 sectores disponibles... aquí se almacena una copia completa del arreglo de particiones.
Identificador GUID del disco: no muy útil, a no confundir con el UUID de la partición.
Sector donde comienza el arreglo de particiones: siempre es dos en la copia primaria del GPT header.
Número de particiones en el arreglo: en nuestro caso es 128 (80h).
Tamaño de cada entrada en el arreglo de particiones: 128 bytes.
CRC de la tabla del arreglo de particiones
Los siguientes bytes (420 bytes o mas) del sector se dejan en 0 dado que están reservados para futuras ampliaciones.
Como dije antes, GPT está dividido en un header y en un arreglo de particiones. Ahora toca analizar el arreglo de particiones, que se encuentra en el LBA2
root@moon:/home/juan/Escritorio/POSTS/mbr_gpt# dd if=/dev/loop1 bs=512 skip=2 count=1 2>/dev/null | hexdump -C
00000000 af 3d c6 0f 83 84 72 47 8e 79 3d 69 d8 47 7d e4 |.=....rG.y=i.G}.|
00000010 ae 46 0e 3a 05 b0 6b 46 9c 5c 5d 38 4d 90 23 43 |.F.:..kF.\]8M.#C|
00000020 00 08 00 00 00 00 00 00 de 7f 3e 00 00 00 00 00 |..........>.....|
00000030 00 00 00 00 00 00 00 00 4a 00 75 00 61 00 6e 00 |........J.u.a.n.|
00000040 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000200
root@moon:/home/juan/Escritorio/POSTS/mbr_gpt#
con dd extraemos solamente el tercer sector del disco LBA2 (notese que saltee 2 sectores con skip). A continuación una brevísima explicación de los campos de la primer entrada en el arreglo de particiones (la única en este caso)
GUID del tipo de partición:
GUID de la partición: (no confundir con el UUID)
Primer LBA de la partición: 0800h=2048.
Último LBA de la partición: 3e7fdeh=4095966
Atributos extras
Nombre de la partición: Juan (72 bytes)
Si hacemos los números 72+8+8+8+16+16=128, cada entrada en la tabla de particiones tiene 128 bytes.
Por último comprobamos porque parted nos prohibió utilizar los sectores entre 4095966 y 4095999:
root@moon:/home/juan/Escritorio/POSTS/mbr_gpt# dd if=/dev/loop1 bs=512 skip=4095967 count=1 2>/dev/null | hexdump -C
00000000 af 3d c6 0f 83 84 72 47 8e 79 3d 69 d8 47 7d e4 |.=....rG.y=i.G}.|
00000010 ae 46 0e 3a 05 b0 6b 46 9c 5c 5d 38 4d 90 23 43 |.F.:..kF.\]8M.#C|
00000020 00 08 00 00 00 00 00 00 de 7f 3e 00 00 00 00 00 |..........>.....|
00000030 00 00 00 00 00 00 00 00 4a 00 75 00 61 00 6e 00 |........J.u.a.n.|
00000040 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |................|
*
00000200
root@moon:/home/juan/Escritorio/POSTS/mbr_gpt#
Claramente en el sector 4095967 se encuentra una copia de la primer entrada del arreglo de particiones!!!
Hasta acá llegó!!!
