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GPT分区+UEFI引导模式下迁移系统至SSD

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万振环　洪艳坤

摘要：随着硬盘容量需求的扩大和技术的进步，仅支持最大2TB左右的传统MBR分区格式正被GPT分区格式所替代。UE-FI和GPT是相辅相成的，使用GPT分区表一般在UEFIBIOS环境下引导启动系统。微机操作系统安装在SSD固态硬盘中，可以充分发挥SSD的读写速度、降低功耗和噪音，机械硬盘中的操作系统迁移到固态硬盘是系统维护中较为常见的需求。

关键词：系统迁移；GPT分区；UEFIBIOS；SSD固态硬盘

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）08-0223-02

预装了Windows 8/10的笔记本电脑或台式电脑，越来越多的使用了UEFI+GPT的启动模式。相比于传统的BIOS+MBR模式，UEFI+GPT模式具有支持硬盘容量大，跨平台可底层开发，解决了对新硬件的支持等特点。

1 MBR和GPT分区表

硬盘在安装系统前须分区并对齐，硬盘初始化的格式常见有MBR和GPT两种。

MBR（Master Boot Record，主引导记录）分区，在驱动器开始的第一扇区512字节中包含了已安装的操作系统的启动管理器和驱动器的逻辑分区信息，这个主引导扇区由三个部分组成：主引导记录MBR、硬盘分区表DPT和硬盘的有效标志，见图1。而MBR的启动管理器就是一段代码，启动Windows系统的初始信息就存放在这个区域，一旦MBR信息被破坏就会导致Windows不能启动，此时就需使用Windows的MBR修复功能来恢复。硬盘分区表DPT偏移地址为01BEH至01FDH，分区表项长共64字节，其中每个分区表项长16字节，对应一个主分区，共计四个主分区，最大支持2.2TB容量的磁盘。

GPT（Globally Unique Identifier Partition Table，GUID分区表）分区，它的出现最主要的目的是突破磁盘2.2TB的限制，理论上GPT可以支持无限个磁盘分区，结合Windows系统的限制，可以支持不超过128个磁盘分区，理论上最大支持磁盘容量18EB。GPT改变了MBR中分区信息与启动信息保存在一起的做法，在磁盘上保存了多个分区表信息副本，GPT还用循环冗余校验码以保证这些信息的完整和正确。GPT磁盘分区结构由6个部分组成，如图2所示。

2 Legacy BIOS和UEFI BIOS

Legacy BIOS只能引导MBR分区启动系统，无法识别GPT分区表格式。Legacy BIOS引导系统的基本过程是：Legacy BI-OS→MBR→活动的主分区→＼bootmgr→＼Boot＼BCD→＼Win-dows＼system32＼winload.exe。MBR磁盘格式下只有一个活动的主分区，bootmgr（启动管理器）导人了boot文件夹里的BCD文件，BCD文件记录了启动设置数据，根据记录再加载Windows下的启动文件winload.exe启动系统。多系统启动其实就是BCD文件记录的条目有多条，指向的启动文件可以不在主分区中，原版Windows系统安装，会自动创建一个隐藏的活动主分区用来存放启动文件，采用其它形式安装的系统，活动主分区一般是系统盘。

UEFI BIOS引导启动系统，UEFI的全称是Unified Extensi-ble Firmware Interface，即统一可扩展固件接口，它弃用了中断和硬件端口的操作方法，采用Driver/protocol新方式，支持第三方开发，采用Flat mode，弥补了对新硬件的支持。UEFI BIOS引导基本过程是：UEFIBIOS→EFI系统分区→＼efi＼Micro-soft＼boot＼bootmgfw.efi（或者UEFIBIOS→EFI系统分区→＼efi＼boot＼bootx64.efi）→efi＼Microsoft＼boot＼BCD，再根据BCD文件记录加载＼Windows＼system32＼winload.efi启动系统。由此可见，UEFI+GPT模式引导windows系统，并不需要MBR主引导记录，也不需要活动分区，只需要一个包含了引导启动文件的Fat格式分区就可以了，这个分区（常常命名为EsP1可以从硬盘划分也可以直接使用外接U盘引导。

3 GPT分区+UEFI引导下系统迁移至SSD

固态硬盘（Solid State Drives，SSD）具有读写速度快，防震抗摔，低能耗无噪音等特点，随着技术的发展，固态硬盘应用范围变得越来越常见，价格也在变得可以接受。在原有机械硬盘计算机上添加一块固态硬盘，系统安装在固态硬盘上以提升计算机的性能，而大容量机械硬盘用于存储数据，是一种性价比较高的搭配。出于系统环境及应用程序重装工作量的考量，更多的时候我们并不想全新安装操作系统，希望将操作系统从机械硬盘直接迁移到固态硬盘。

从微软或网络下载与系统一致的WinPE，使用UhraISO等合适的工具，制作WinPE启动工具盘，设置BIOS从工具盘引导启动进入WinPE系统。UEFI BIOS下如果制作的WinPE启动盘不是UEFI引导盘，就需要在UEFI BIOS下设置Security选项的Secure Boot项为Disable，禁用安全启动以便调整Startup中的Boot项为Legacy Boot或Both，使用Legacy BIOS的形式引导进入WinPE，见图3。

使用WinPE系统自带的DiskGenius工具对SSD固态硬盘进行分区和对齐操作。在建立第一个新分区前，工具会提醒建立一个ESP（EFI）分区以便存放引导文件，如图4所示，也可以自行新建一个FAT格式的分区存放引导文件。使用DiskGe-nius工具的“克隆分区”选项，或者使用“傲梅分区助手”将机械硬盘的系统分区克隆迁移到固态硬盘相应分区。也可以使用Ghost工具将即系硬盘系统分区克隆或备份还原到固态硬盘相应分区，再将机械硬盘相应分区隐藏。

在UEFI引导系统下，ESP（EFI）系统分区是磁盘上使用GUID分区表（GPT）格式的系统分区，本质是一个FAT16/32格式分区，对于UEFI启动来说，ESP分区不是必需的，但是一个FAT分区确是必需的，系统启动时会自动查找第一个能正确引導的FAT分区。ESP系统分区目录结构见图5，其中efi＼boot目录下的bootx64.efi与efi＼microsoft＼boot下的Bootmgfw.efi文件是文件名不同的相同文件，分别是计算机默认引导和Windows默认引导，对应BCD启动选项中的磁盘启动项和Windows Boot Manager启动项。手动复制相应的目录和文件到FAT系统分区目录下，修改BCD文件启动路径即可修复系统引导。也可在WinPE中使用微软BCDboot工具或者Bootice工具在EFI分区中自动复制创建＼Efi＼Microsoft＼Boot目录。在默认ESP分区中创建从E盘引导的BCDboot命令为：bcdboot E：＼windows/l zh-cn，指定在自行创建的H分区中创建从E盘引导的BCDboot命令为：bcdbootE：＼windows/l zh-cn/s H：，修复后所有需要的引导环境文件都会复制到EFI分区目录中，重启即可UEFI引导进入迁移后的系统，再在磁盘管理中对机械硬盘重新分区。

4结语

综上所述，UEFI BIOS相对Legacy BIOS具有明显的优势，系统迁移的关键是对系统引导的修复。随着技术的日益进步和完善，GPT分区+UEFI引导+SSD硬盘是最优的组合，能最大限度发挥硬件的性能。迁移系统至旧设备增加的SSD硬盘，可以让旧设备性能得到提升，节省全新购置设备的成本，减少软件维护管理的工作量。

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