GUID パーティションテーブル

GUIDパーティションテーブル( GPT ) は、ユニバーサル一意識別子(UUID) (グローバル一意識別子 (GUID) とも呼ばれる)を使用する、ハードディスクドライブやソリッドステートドライブなどの物理コンピュータストレージデバイスのパーティションテーブルのレイアウトに関する標準です。Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) 標準 ( Unified EFI Forum が PC BIOSの代替として提案) の一部を形成していますが、従来の 512 バイトディスクセクターの論理ブロックアドレス指定(LBA) に 32 ビットを使用するマスターブートレコード(MBR) パーティションテーブルの制限のため、一部の BIOS でも使用されています。

最新のパーソナルコンピュータオペレーティングシステムはすべてGPT をサポートしています。x86アーキテクチャ上のmacOSやMicrosoft Windowsなど一部のオペレーティングシステムでは、EFI ファームウェアを搭載したシステムでのみ GPT パーティションからの起動をサポートしていますが、 FreeBSDやほとんどのLinux ディストリビューションでは、BIOS または EFI ファームウェアインターフェイスのいずれかを備えたシステムで GPT パーティションからの起動が可能です。

歴史

1980 年代初頭から広く使用されてきたマスターブートレコード (MBR) パーティションスキームは、現代のハードウェアの使用に制限を課していました。ブロックアドレスと関連情報の使用可能なサイズは 32 ビットに制限されています。512 バイトのセクターを持つハードディスクの場合、MBR パーティションテーブルエントリは最大 2 TiB (2³² × 512 バイト) または 2.20 TB (2.20 × 10¹² バイト) のサイズを許可します。^[1]

1990 年代後半、Intel は、最終的にはUnified Extensible Firmware Interface (UEFI)となるものの一部として、新しいパーティションテーブル形式を開発しました。GUID パーティションテーブルは、UEFI 2.8 仕様の第 5 章で指定されています。^[2] GPT は、論理ブロックアドレスに 64 ビットを使用し、最大ディスクサイズを 2 ⁶⁴セクターにすることができます。512 バイトセクターのディスクの場合、最大サイズは 8 ZiB (2 ⁶⁴ × 512 バイト) または 9.44 ZB ( 9.44 × 10²¹ バイト) です。^[1] 4,096 バイトセクターのディスクの場合、最大サイズは 64 ZiB (2 ⁶⁴ × 4,096 バイト) または 75.6 ZB (75.6 × 10²¹ バイト) です。

2010年、ハードディスクメーカーは4,096バイトセクター（Advanced Format）を搭載したドライブを導入した。^[3]従来のハードウェアおよびソフトウェアとの互換性のため、これらのドライブには、基盤となる物理セクターが4,096バイトであるにもかかわらず、ハードドライブにアクセスするエンティティに512バイトセクターを提示するエミュレーション技術（ 512e ）が含まれている。 ^[4]ドライブが1回の不整合な4,096バイト書き込み操作を満たすために2回の読み取り-変更-書き込み操作を実行しなければならない場合、書き込み操作でパフォーマンスが低下する可能性がある。^[4] 2014年4月以降、エミュレーション技術のないエンタープライズクラスのドライブ（4Kネイティブ）が市場で入手可能である。^[5]^[6]

オペレーティングシステム内での4KB論理セクターのサポートの準備状況は、オペレーティングシステムの種類、ベンダー、バージョンによって異なります。^[7] たとえば、Microsoft Windowsは、 Windows 8とWindows Server 2012 （どちらも2012年にリリース）以降、 UEFIで4Kネイティブドライブをサポートしています。^[8]

特徴

MBR と同様に、GPT は従来のシリンダヘッドセクター(CHS) アドレス指定の代わりに論理ブロックアドレス指定(LBA) を使用します。保護 MBR は LBA 0 に格納され、GPT ヘッダーは LBA 1 に格納され、バックアップ GPT ヘッダーは最終 LBA に格納されます。GPT ヘッダーには、通常 LBA 2 にあるパーティションテーブル (パーティションエントリアレイ) へのポインターがあります。パーティションテーブルの各エントリのサイズは 128 バイトです。UEFI 仕様では、セクターサイズに関係なく、パーティションエントリアレイに最低 16,384 バイトが割り当てられることが規定されています。^[9]したがって、512バイトのセクターを持つディスクでは、少なくとも32のセクターがパーティションエントリアレイに使用され、最初の使用可能なブロックはLBA 34以上にありますが、4,096バイトのセクターのディスクでは、少なくとも4つのセクターがパーティションエントリアレイに使用され、最初の使用可能なブロックはLBA 6以上にあります。

MBR バリアント

保護 MBR (LBA 0)

限定的な下位互換性のため、従来のマスターブートレコード（MBR）のスペースはGPT仕様でまだ予約されていますが、MBRベースのディスクユーティリティがGPTディスクを誤認識して上書きするのを防ぐ方法で使用されています。これは保護MBRと呼ばれます。^[10]

GPT ドライブ全体 (「全体」は実際には MBR で表現できるドライブ全体を意味します) を含むEEhタイプの単一のパーティションが示され、GPT として識別されます。GPT ディスクを読み取れないオペレーティングシステムとツールは、通常、ディスクに不明なタイプの 1 つのパーティションが含まれており空き領域がないと認識し、ユーザーがこのパーティションの削除を明示的に要求して確認しない限り、ディスクの変更を拒否します。これにより、偶発的な消去が最小限に抑えられます。^[10]さらに、GPT 対応 OS は保護 MBR をチェックし、囲まれたパーティションタイプがEEhタイプでない場合、またはターゲットデバイスに複数のパーティションが定義されている場合、OS はパーティションテーブルの操作を拒否することがあります。^[11]

ディスクの実際のサイズが、MBR パーティションテーブルの従来の 32 ビット LBA エントリを使用して表現できる最大パーティションサイズを超える場合、このパーティションの記録サイズは最大値で切り捨てられ、ディスクの残りの部分は無視されます。これは、セクターあたり 512 バイトのディスク ( 512eを参照) を想定すると、報告される最大サイズは 2 TiB になります。4 KiB セクター ( 4Kn )で 16 TiB になりますが、多くの古いオペレーティングシステムやツールはセクターサイズを 512 バイトにハードコードされているか、32 ビットの計算に制限されているため、2 TiB の制限を超えると互換性の問題が発生する可能性があります。^[10]

ハイブリッド MBR (LBA 0 + GPT)

EFIではなくBIOSサービスを通じてGPTベースのブートをサポートするオペレーティングシステムでは、最初のセクターはブートローダーコードの第1段階を格納するために使用されることもありますが、GPTパーティションを認識するように変更されます。MBRのブートローダーは、セクターサイズを512バイトと想定してはなりません。^[10]

パーティションテーブルヘッダー (LBA 1)

パーティションテーブルヘッダーは、ディスク上の使用可能なブロックを定義します。また、パーティションテーブルを構成するパーティションエントリの数とサイズも定義します（テーブル内のオフセット80と84）。^[2]^{: 119}

パーティションエントリ (LBA 2～33)

プライマリヘッダーの後、バックアップヘッダーの前に、パーティションエントリアレイがパーティションを記述します。各エントリブロックの最小サイズは 128 バイトです。^[12]ディスク上のアレイの開始位置と各エントリのサイズは、GPT ヘッダーで指定されます。各エントリの最初の 16 バイトは、パーティションタイプのグローバル一意識別子 (GUID) を指定します。たとえば、EFI システムパーティションの GUID はC12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93Bです。次の 16 バイトは、パーティションに固有の GUID です。その後に、開始および終了の 64 ビット LBA、パーティション属性、および 36 文字 (最大) のUnicodeパーティション名が続きます。GUID の性質と目的、および RFC 4122 に従って、GUID パーティションタイプ指定子の一意性を保証するために中央レジストリは必要ありません。^[13]^[2]^:²²⁰⁰

64 ビットのパーティションテーブル属性は、すべてのパーティションタイプに共通する 48 ビットの属性と、タイプ固有の 16 ビットの属性の間で共有されます。

マイクロソフトは、基本データパーティションのタイプ固有の属性を次のように定義しています。^[15]^[16]

GoogleはChromeOSカーネルのタイプ固有の属性を次のように定義しています。^[17]

オペレーティングシステムのサポート

UNIXおよびUnix系システム

Windows: 32 ビット版

Windows 7以前では32ビットプラットフォームでUEFIをサポートしていないため、GPTパーティションからの起動は許可されません。^[31]

Windows: 64 ビット版

ディスクあたりのパーティション数は128までに制限される。^[31]

パーティションタイプ GUID

「パーティションタイプ GUID」とは、各パーティションタイプがそのタイプに固有の GUID 番号によって厳密に識別されることを意味します。したがって、同じタイプのパーティションはすべて同じ「パーティションタイプ GUID」を持ちます。各パーティションには、個別のエントリとして「パーティション固有の GUID」もあり、名前が示すように、これは各パーティションの一意の ID です。

参照

注記

^ 整数定数に接尾辞を追加すると、その定数は型になります。ULLunsigned long long int
^ サードパーティの実装が存在する (GPTTSD)
^ Windows XP 64ビットは通常GPTディスクからの起動をサポートしていませんが、GPTディスクからXPを起動する非公式の方法が存在します。^[36]
^ サービスパック1または2を使用している場合のみ
^ マルチディスクセットアップでは、非 UEFI ブートローダー (ブートドライブ) には MBR ベースのパーティション分割が必要ですが、システムドライブでは GUID パーティション分割を使用できます。
^ この表の GUID は RFC 4122 に従って記述されており、つまりビッグエンディアンバイト順序で、バージョンビットの位置で認識できます。たとえば、EFI システムパーティション ( C12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93B) の GUID は、GPT データ構造 (リトルエンディアン) でシリアル化されると、16 進シーケンスに対応します28 73 2A C1 1F F8 D2 11 BA 4B 00 A0 C9 3E C9 3B。最初の 3 つのブロックはリトルエンディアンにバイトスワップされ、最後のブロックはバイト配列です。詳細については、TN2166 ^{[11]を参照してください。}
^ この GUID の形成は GUID 定義に従っていません。文字列「Hah!IdontNeedEFI 」のASCIIコードを使用して形成されます。このような「GUID」値の形成により、保証された GUID の一意性が損なわれます。
^ ab 一部のコンピュータメーカーは、EFIシステムパーティションに類似したパーティションに独自のGUIDを持っていますが、そこにはメーカー固有の回復ツールを起動するためのブートローダーが格納されています。^[43]
^ ab 以前は、LinuxはデータパーティションにWindowsと同じGUIDを使用していました（基本データパーティション：EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7）。Linuxには、データパーティション用に定義された個別の一意のパーティションタイプGUIDがありませんでした。これにより、UEFI-GPTセットアップでLinuxとWindowsをデュアルブートするときに問題が発生しました。新しいGUID（Linuxファイルシステムデータ：0FC63DAF-8483-4772-8E79-3D69D8477DE4）は、GPT fdiskとGNU Parted開発者によって共同で定義されました。^{[45]これは、GPT fdiskでタイプコード}0x8300として識別されます。
^ ab Solaris 上の GUID は/usr、macOS では ZFS の汎用 GUID として使用されます。
^ ab NetBSD と MidnightBSD は、独自の GUID が作成される前に FreeBSD GUID を使用していました。
^ CephファイルシステムはGUIDを使用してディスクの準備状態をマークします。^[67]^[68]
^ 従来のFuchsia GUIDには2つの奇妙な点がありました。UUIDはランダムに生成されず（パーティション間でいくつかのビットの連続が共通でした）、パーティションはGUIDタイプによって一意に識別されました。標準化されたスキームではランダムに生成されたGUIDが使用され、スロットパーティション（例zircon_{a,b,r}）は同じタイプを共有し、名前と一意のGUIDによって区別されます。^[83]

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外部リンク

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Microsoft TechNet: ディスクとファイルシステムのトラブルシューティング
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Microsoft Technet: 基本ディスクとボリュームの仕組み少し MS 固有ですが、GPT を古い MBR 形式および保護 MBR に関連付ける優れた図、完全なディスクのレイアウト、およびパーティションテーブルの 16 進ダンプの解釈方法を示します。
Apple Developer Connection: GPT の秘密
GPTとLinuxで大容量ドライブを最大限に活用する
Windows Vista SP1+ または 7 x86_64 ブートを再インストールせずに BIOS-MBR モードから UEFI-GPT モードに変換する
Microsoft Windows XP での GPT (パーティションスキーム) と 2.19 TB を超える HDD のサポート
Linux で 2TB を超えるディスクの RAID ボリュームを設定する

[12] 整数定数に接尾辞を追加すると、その定数は型になります。ULLunsigned long long int

[33] サードパーティの実装が存在する (GPTTSD)

[39] Windows XP 64ビットは通常GPTディスクからの起動をサポートしていませんが、GPTディスクからXPを起動する非公式の方法が存在します。^[36]

[40] サービスパック1または2を使用している場合のみ

[41] マルチディスクセットアップでは、非 UEFI ブートローダー (ブートドライブ) には MBR ベースのパーティション分割が必要ですが、システムドライブでは GUID パーティション分割を使用できます。

[46] この表の GUID は RFC 4122 に従って記述されており、つまりビッグエンディアンバイト順序で、バージョンビットの位置で認識できます。たとえば、EFI システムパーティション ( C12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93B) の GUID は、GPT データ構造 (リトルエンディアン) でシリアル化されると、16 進シーケンスに対応します28 73 2A C1 1F F8 D2 11 BA 4B 00 A0 C9 3E C9 3B。最初の 3 つのブロックはリトルエンディアンにバイトスワップされ、最後のブロックはバイト配列です。詳細については、TN2166 ^{[11]を参照してください。}

[47] この GUID の形成は GUID 定義に従っていません。文字列「Hah!IdontNeedEFI 」のASCIIコードを使用して形成されます。このような「GUID」値の形成により、保証された GUID の一意性が損なわれます。

[manufacturerbootpartition-51] 一部のコンピュータメーカーは、EFIシステムパーティションに類似したパーティションに独自のGUIDを持っていますが、そこにはメーカー固有の回復ツールを起動するためのブートローダーが格納されています。^[43]

[linwin-54] 以前は、LinuxはデータパーティションにWindowsと同じGUIDを使用していました（基本データパーティション：EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7）。Linuxには、データパーティション用に定義された個別の一意のパーティションタイプGUIDがありませんでした。これにより、UEFI-GPTセットアップでLinuxとWindowsをデュアルブートするときに問題が発生しました。新しいGUID（Linuxファイルシステムデータ：0FC63DAF-8483-4772-8E79-3D69D8477DE4）は、GPT fdiskとGNU Parted開発者によって共同で定義されました。^{[45]これは、GPT fdiskでタイプコード}0x8300として識別されます。

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[netbsd-72] NetBSD と MidnightBSD は、独自の GUID が作成される前に FreeBSD GUID を使用していました。

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[96] 従来のFuchsia GUIDには2つの奇妙な点がありました。UUIDはランダムに生成されず（パーティション間でいくつかのビットの連続が共通でした）、パーティションはGUIDタイプによって一意に識別されました。標準化されたスキームではランダムに生成されたGUIDが使用され、スロットパーティション（例zircon_{a,b,r}）は同じタイプを共有し、名前と一意のGUIDによって区別されます。^[83]

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