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Arch Linuxメモパーティション GPT

2022/03/14に公開

Linux

arch

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Arch Linuxを触ったときに調べたことをメモしていきます。

パーティションの基礎(続き)

前回はMBRの設定を/dev/sdaに適用してhexdumpで内容を見ました。
今回は近年主流のパーティション管理方法であるGUIDパーティション(GPT)を見ていきましょう。

GUIDパーティションテーブル(GPT)

ストレージのパーティション管理方法をGPTにすると、ストレージは次のような構造になります(Wikipediaより引用)。

引用Wikipedia

注目する点は次になります。

LBA(Logical Block Addressing)という番号で場所を管理する
LBAのサイズは512Byteで固定ではない
MBRで起動してしまったときのために、LBA0に保護用MBRがある
MBRの次が(第1)GPTヘッダー
(第1)GPTヘッダのバックアップのため、ストレージ終端に第2GPTヘッダーがある

説明を長々読んでも実感が得られないので実際にGPTを見てみましょう。

デバイスをGPTに初期化する

まずはpartedを使用してmklabel gptを実行し、quitで抜けます。

$ parted /dev/sda
GNU Parted 3.4
Using /dev/sda
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) mklabel gpt
(parted) quit

これで/dev/sdaがGPTで初期化されました。

保護用MBR

hexdumpで/dev/sdaを見てみましょう。まずは先頭にMBRがあるか見てみます。
保護用MBRとのことですが、通常のMBRとどう違うのでしょうか。

hexdump /dev/sda -s 0 -n 512

今回は-vオプション無しです。

hexdumpのオプション

-s : 開始アドレス　未指定の場合は0になる
-n : 読み込み長さ(Byte) 今回は512Byteを読み込み
-v : 表示を省略しない指定。未指定だと同じ値を*で省略される。

hexdump出力結果

0000000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*
00001c0 0002 ffee ffff 0001 0000 ffff 027f 0000
00001d0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*
00001f0 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 aa55
0000200

MBRで初期化した場合は0000000～0000040に機械語が書かれていましたが、GPTの場合はまっさらです。
しかし第1パーティションテーブルには値が入ってます。

第1パーティションテーブル

00001b0                                    0000
00001c0 0002 ffee ffff 0001 0000 ffff 027f

アドレスオフセット	内容	サイズ	今回の値(hex)	解釈
0x00	ブートフラグ	1Byte	00	ブート不可
0x01	パーティション開始セクタ(CHS方式)	3Byte	00 02 00
0x04	パーティション識別子	1Byte	ee	GPT
0x05	パーティション終了セクタ(CHS方式)	3Byte	ff ff ff
0x08	パーティション開始セクタ(LBA方式)	4Byte	00 00 00 01	1セクタ目
0x0c	パーティション全セクタ数	4Byte	7f 02 ff ff	2TiBセクタ分

識別子がGPTになってます。開始セクタ(LBA)が1セクタ目を指してますね。
特に意味の無さそうな内容です。これが保護用MBRなんでしょうか。
どう保護されているのかよく分かってないので今度調べてみます。

00001f0を見てみると、終端にaa55(MBRブートシグネチャ)がありますのでMBRであることが分かります。

まあこんなもんかという気持ちになったところでGPTヘッダを見てみます。

第1GPTヘッダ

512Byte目から512Byte分が第1GPTヘッダです。

hexdumpで見てみましょう。

hexdump /dev/sda -s 512 -n 512

hexdumpのオプション

-s : 開始アドレス　未指定の場合は0になる
-n : 読み込み長さ(Byte) 今回は512Byteを読み込み
-v : 表示を省略しない指定。未指定だと同じ値を*で省略される。

第1GPTヘッダー

0000200 4645 2049 4150 5452 0000 0001 005c 0000
0000210 0596 75b7 0000 0000 0001 0000 0000 0000
0000220 ffff 027f 0000 0000 0022 0000 0000 0000
0000230 ffde 027f 0000 0000 c8d3 50d1 865b 4408
0000240 0798 38a5 e315 de9b 0002 0000 0000 0000
0000250 0080 0000 0080 0000 d286 ab54 0000 0000
0000260 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
*
0000400

GPTヘッダーは次のような構造になっています。英語のWikipediaがわかりやすいです。

開始アドレス	終端アドレス	内容	サイズ
0x0200	0x0207	シグネチャ	8Byte
0x0208	0x020b	リビジョン	4Byte
0x020c	0x020f	ヘッダサイズ	4Byte
0x0210	0x0213	CRC32ヘッダ	4Byte
0x0214	0x0217	予約(0埋め)	4Byte
0x0218	0x021f	第1GPTヘッダのLBA	8Byte
0x0220	0x0227	第2GPTヘッダのLBA	8Byte
0x0228	0x022f	最初の使用可能なパーティションのLBA	8Byte
0x0230	0x0237	最後の使用可能なパーティションのLBA	8Byte
0x0238	0x0247	Disk GUID	16Byte
0x0248	0x024f	パーティションエントリー配列の先頭LBA	8Byte
0x0250	0x0253	配列のパーティションエントリーの数	4Byte
0x0254	0x0257	単一パーティションエントリーのサイズ	4Byte
0x0258	0x025B	パーティションエントリー配列のCRC32	4Byte
0x025c	0x03ff	予約(0埋め)	残り全部Byte

いっぱいあって読む気が失せますが、ちょっとずつ読んでいきます。OSのブートとかデバイス関連って根性な部分が多い気がする、、、

シグネチャ(8Byte)

EFIを表すシグネチャです。
45 46 49 20 50 41 52 54　で固定です。

シグネチャ

0000200 4645 2049 4150 5452

リビジョン(4Byte)

UEFIのリビジョン(改定)番号です。00 00 01 00 = 1.0で固定のようです。

リビジョン

0000200                     0000 0001

ヘッダサイズ(4Byte)

GPTヘッダのサイズを表します。
00 00 00 5c = 92Byte が通常のようです。

ヘッダサイズ

0000200                               005c 0000

ヘッダCRC32(4Byte)

ヘッダの破損を検知する巡回冗長検査(CRC, Cyclic Redundancy Check)のデータです。32なので32bit(4Byte)のようですね。
GUID Patition Tableに計算中は0になると書いてありますが、どういうことなのかよくわかってません。

ヘッダCRC32

0000210 0596 75b7

予約(0埋め)(4Byte)

ここは必ず0埋めとのこと。

予約(0埋め)

0000210           0000 0000

第1GPTヘッダのLBA(8Byte)

第1GPTヘッダのLBAを格納しています。0000 0000 0000 0001 = 1セクタ目 = 512Byte目を表しています。

第1GPTヘッダのLBA

0000210                     0001 0000 0000 0000

第2GPTヘッダのLBA(8Byte)

第1GPTヘッダのバックアップ用の第2GPTヘッダのLBAを格納しています。