Tài liệu về phần cứng của máy tính, GPT (GUID Partition Table) là một phần nằm trong đặc tả EFI do Intel đưa ra, mô hình EFI giúp cho hệ điều hành có thể giao tiếp với firmware hệ thống. GPT có thể xem là một miêu tả về cách sắp xếp các phân vùng trên một ổ đĩa. Đa phần người dùng Windows hiện nay đều sử dụng hệ thống sắp xếp phân vùng (partition scheme) theo dạng MBR (Master Boot Record). MBR chỉ hỗ trợ một bảng phân vùng với tối đa 4 phân vùng, do đó số lượng phân vùng primary bị giới hạn ở mức tương ứng. Nếu có nhu cầu nhiều hơn, bạn buộc phải tạo phân vùng mới kiểu logical nằm trong vùng extend. Phân vùng dạng này sẽ không thể cho phép bạn gán cờ (flag) boot hay cài đặt hệ điều hành lên chúng.
Trang 1GPT (GUID Partition Table) là một phần nằm trong đặc tả EFI do Intel đưa
ra, mô hình EFI giúp cho hệ điều hành có thể giao tiếp với firmware hệ thống GPT có thể xem là một miêu tả về cách sắp xếp các phân vùng trên một ổ đĩa
Đa phần người dùng Windows hiện nay đều sử dụng hệ thống sắp xếp phân vùng (partition scheme) theo dạng MBR (Master Boot Record) MBR chỉ hỗ trợ một bảng phân vùng với tối đa 4 phân vùng, do đó số lượng phân vùng primary bị giới hạn ở mức tương ứng Nếu có nhu cầu nhiều hơn, bạn buộc phải tạo phân vùng mới kiểu logical nằm trong vùng extend Phân vùng dạng này sẽ không thể cho phép bạn gán cờ (flag) boot hay cài đặt hệ điều hành lên chúng
GPT ra đời với khả năng tùy biến cao hơn như cho phép tạo nhiều hơn các phân vùng primary, kích thước tối đa của ổ đĩa tăng lên…
* Cấu trúc ổ đĩa dạng GPT
Trang 2Ảnh: GPT
Một ổ đĩa được chia ra làm nhiều LBA (Logical Block Addressing) Thông thường, một LBA có kích thước là 512 byte, tuy nhiên kích thước có thể thay đổi lên đến 1024 byte hoặc 2048 byte
- LBA đầu tiên sẽ có cấu trúc giống một ổ đĩa dạng MBR, nhằm giúp các phần mềm dựa trên MBR có thể “hiểu” được GPT nhằm tránh ghi đè
- LBA 1 sẽ gồm các header chứa GUID và thông tin về dung lượng, vị trí phân vùng
- Các LBA tiếp theo (2-33) chứa các GUID tương ứng với các phân vùng
Một phiên bản của các LBA 1-33 sẽ được sao lưu ở vùng dữ liệu cuối của ổ đĩa Các phân vùng sẽ nằm sau LBA33, số lượng phân vùng trên lý thuyết có thể đạt đến vô hạn Mỗi phân vùng sẽ được gán một GUID (Globally Unique
Identifier) để đảm bảo tính duy nhất của các phân vùng
* Những ưu điểm mà một ổ đĩa dạng GPT mang lại
- Cho phép tạo đến 128 phân vùng primary
- Cho phép dung lượng ổ đĩa vượt quá 2 TB (mức giới hạn đối với ổ đĩa dạng MBR)
- Tích hợp CRC32, một cơ chế kiểm tra lỗi, tăng tính ổn định cho bảng phân vùng
- Mỗi phân vùng sẽ tương ứng với một GUID, thuộc tính và kiểu phân vùng
sẽ do GUID quyết định
PBR:
PBR là bản ghi đầu tiên của bất kì phân vùng khởi động nào (primary patition) Đôi khi nó được gọi là Volume Boot Record (VBR) MBR nạp PBR vào bộ nhớ và chuyển quyền điều khiển cho nó Trong khi các mã MBR đang hoạt động độc lập với các hệ điều hành khác nhau thì các mã trong PBR được cung cấp và làm việc với một hệ điều hành cụ thể Nói chung , công việc của các mã trong PBR là tải một chương trình
Các mã trong PBR không thể đọc cấu trúc file - thư mục hệ thống để xác định vị trí mảnh tiếp theo để tải
• Như đã đề cập ở trên, các mã PBR là theo các hệ điều hành cụ thể
Trang 3- Đối với Windows PBR nạp thêm 16 sector từ đầu của phân vùng Các sector này tạo thành các giai đoạn đầu tiên của bộ nạp khởi động Windows và sau
đó lần lượt tải một trong hai tập tin tùy thuộc vào phiên bản của Window : +, Đối với các phiên bản của Windows XP lên , các NTLDR tập tin được tải vào bộ nhớ PBR sau đó chuyển đến NTLDR
+, Đối với Vista,7 và các phiên bản tiếp theo của Windows, PBR tải
bootmgr , Boot Manager vào bộ nhớ và chuyển tới đó
+, Đối với Linux có hai bộ nạp khởi động phổ biến : LILO ( Linux Loader)
và GRUB ( Grand Unified Boot Loader)
MASTER BOOT RECORD
- Một master boot record ( MBR ) là một boot sector đặc biệt ở đầu của phân vùng các thiết bị lưu trữ như: ổ đĩa cố định hoặc ổ đĩa di động sử dụng cùng với hệ thống máy tính tương thích IBM
- MBR chứa các thông tin về cách phân vùng logic
- Bên cạnh đó , các MBR cũng chứa mã thực thi chức năng như một bộ nạp cho cài đặt hệ điều hành , thường là bằng cách thông qua kiểm soát đến giai đoạn thứ hai của bộ nạp, hoặc kết hợp với PBR của mỗi phân vùng ( VBR )
Mã MBR này thường được gọi là một bộ nạp khởi động
- Việc tổ chức các bảng phân vùng trong MBR hạn chế không gian lưu trữ địa chỉ tối đa của một đĩa Mỗi phân vùng chỉ tối đa 2TB
Vì vậy , mô hình phân vùng MBR đang trong quá trình bị thay thế bởi các GUID Partition Table ( GPT ) trong các hệ thống máy đời mới Một GPT có thể cùng tồn tại với một MBR để cung cấp khả năng tương thích ngược với các hệ thống cũ
Sự khác nhau giữa MBR và GPT
Master Boot Record (MBR) là gì?
Trang 4Đây là một chuẩn quản lí thông tin phân vùng cũ, nhưng tới ngày nay chúng vẫn được sử dụng rất rất nhiều MBR lưu trữ thông tin về phân vùng ổ cứng ở một phân vùng nhỏ trong ổ cứng, nó chứa các mã thực thi để hệ điều hành chạy nó trước khi khởi động
MBR có nhiều nhược điểm, như bạn chỉ có thể tạo được 4 phân vùng, nếu nhiều hơn bạn phải để hệ điều hành hiểu rằng các phân vùng tạo thêm là phân vùng gắn ngoài (tạm hiểu như là usb, ổ cứng gắn ngoài) Ngoài ra, một phân vùng không thể hơn có kích thước lớn hơn 2 TB
Nhược điểm cuối cùng và lớn nhất ổ cứng MBR sử dụng MBR là nơi lưu trữ thông tin phân vùng duy nhất, nếu phân vùng này chẳng may bị hỏng là ổ cứng của bạn
sẽ đi tong ngay
Trang 5GUID Partition Table (GPT) là gì?
GPT là một chuẩn quản lí thông tin phân vùng mới hiện nay Điểm khác với MBR
là nó sử dụng GUID (Globally unique identifiers), tạm dịch định danh duy nhất toàn cầu, hay ổ cứng của bạn sẽ được xác định bởi một mã số duy nhất hay nói cách khác bạn là bạn không có ai giống bạn trên thế giới này
Với GPT, bạn có thể tạo nhiều hơn 4 phân vùng, một phân vùng GPT có kích thước tối đa là 1 ZB (1 ZB bằng 1 tỉ TB), và thay vì MBR chỉ có một nơi duy nhất lưu trữ thông tin phân vùng thì GPT có hai nơi như vậy, một ở đầu và một ở cuối
để tránh việc một trong hai nơi bị hỏng hóc
Trang 6Mặc dù theo lí thuyết trên, GPT cho bạn khả năng lưu trữ vô hạn, nhưng thực tế thì Windows chỉ hỗ trợ 128 phân vùng khác nhau, và kích thước tối đa bạn có thể đạt được là 256 TB
Tóm lại với GPT có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với MBR, và đang được thay thế dần trên các máy tính hiện nay
Sự khác nhau giữa BIOS và UEFI/EFI
Khi tìm hiểu về UEFI mà mình không đề cập tới BIOS sẽ là một thiếu sót lớn Do bài viết của mình sẽ tổng hợp và đơn giản các kiến thức để bạn có thể hình dung một cách dễ dàng hơn, nên mình sẽ không đề cập nhiều tới các chi tiết kĩ thuật BIOS là gì?
BIOS chính là một phần mềm nhằm kiểm tra hệ thống của bạn trước khi máy tính khởi động, hiểu đơn giản là nó kiểm tra xem máy bạn có card màn hình không, có chuột không, có bàn phím không… sau đó nó sẽ gửi thông tin đó tới hệ điều hành
để nhận các thiết bị này, và máy bạn sẽ khởi động
UEFI và EFI là gì?
UEFI cũng có tác dụng tương tự như BIOS, nhưng nó là chuẩn mới hơn, nên sẽ giúp việc nạp và kiểm tra hệ thống bạn nhanh hơn BIOS Vì ngày nay, các thiết bị
Trang 7ngoại vi đa giao tiếp gắn trên một máy tính quá nhiều làm cho BIOS gặp nhiều khó khăn khi máy tính khởi động, nên UEFI đã được sử dụng để thay thế dần BIOS
EFI cũng tương tự như UEFI, nó là tên gọi được Apple sử dụng trong các dòng máy Mac, còn các máy tính của hãng khác thì sử dụng tên gọi UEFI
Apple đã áp dụng chuẩn EFI khá lâu, còn mãi đến sau này UEFI mới được
Microsoft sử dụng trên Windows 8, đó cũng là lí do mà việc khởi động Windows 8 nhanh hơn các phiên bản trước rất nhiều nhờ sự kết hợp giữa UEFI và GPT cho tốc
độ truy xuất siêu nhanh
FAT và NTFS
FAT:
- FAT là viết tắt của "File Allocation Table" tạm dịch là "Bảng cấp phát tập
tin" FAT được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1977 với phiên bản FAT12 Sau đó là các phiên bản FAT16 và FAT32
- Bảng FAT gồm nhiều phần tử Chiều dài mỗi phần tử được tính bằng số bit, biểu thị số đếm của bảng FAT
Bảng FAT:
Trang 8- NTFS là hệ thống tập tin tiêu chuẩn của WinNT, bao gồm cả các phiên bản
sau này của Windows như 2000,xp,vista,7
- NTFS thay thế hệ thống tập tin FAT vốn là hệ thống tập tin ưa thích cho các
hệ điều hành Windows của Microsoft NTFS có nhiều cải tiến hơn FAT
và HPFS (High Performance File System - Hệ thống tập tin hiệu năng cao) như hỗ trợ cải tiến cho các siêu dữ liệu và sử dụng các cấu trúc dữ liệu tiên tiến để cải thiện hiệu suất, độ tin cậy, và sử dụng không gian ổ đĩa, cộng thêm phần mở rộng như các danh sách kiểm soát truy cập bảo mật (access control list-ACL) và bản ghi hệ thống tập tin
- NTFS là viết tắt của ¨New Technology File System¨ (Hệ thống tập tin công nghệ mới)
Các phiên bản
NTFS có 5 phiên bản được phát hành:
• Phiên bản 1.0 (v1.0) với NT 3.1, phát hành giữa năm 1993
• Phiên bản 1.1 (v1.1) với NT 3.5, phát hành cuối năm 1994
• Phiên bản 1.2 (v1.2) với NT 3.51 (giữa năm 1995) và NT 4 (giữa năm 1996) (đôi khi còn gọi là "NTFS 4.0", vì phiên bản OS là 4.0)
• Phiên bản 3.0 (v3.0) của Windows 2000 ("NTFS V5.0")
• Phiên bản 3.1 (v3.1) của Windows XP (mùa thu 2001; "NTFS V5.1"),
Windows Server 2003 (mùa xuân 2003; đôi khi còn gọi là "NTFS V5.2"), Windows Vista (giữa năm 2005) (đôi khi còn gọi là "NTFS V6.0") và
Windows Server 2008
V1.0 và V1.1 (và các phiên bản mới hơn) không tương thích: vì các đĩa được ghi bằng NT 3.5x không thể đọc được bằng NT 3.1 cho đến khi một bản cập nhật trên đĩa CD có NT 3.5x được áp dụng cho NT 3.1, bản cập nhật cũng thêm vài hỗ trợ tên tập tin dài FAT V1.2 hỗ trợ các tập tin nén, các dòng dữ liệu được đặt tên, bảo mật dựa trên ACL, vân vân V3.0 thêm vào cấp hạn ngạch cho đĩa, mã hóa, tập tin rải, các điểm phân tích kiểm tra, bản ghi số thứ tự cập nhật (USN - update
Trang 9sequence number), các tập tin và thư mục $Extend, và tổ chức lại ký hiệu bảo mật
để nhiều tập tin sử dụng cùng thiết lập bảo mật có thể chia sẻ cùng một ký hiệu V3.1 mở rộng danh sách Bảng tập tin gốc (MFT - Master File Table) với số ghi MFT dư (có ích cho việc khôi mục các tập tin MFT bị hư hỏng)
Windows Vista đưa vào sử dụng NTFS giao tác, các liên kết biểu tượng NTFS, phân vùng thu hẹp và chức năng tự sửa chữa, mặc dù những tính năng này dùng nhiều hơn để bổ sung chức năng của hệ điều hành hơn là cho bản thân hệ thống tập tin
Các đặc tính
NTFS v3.0 bao gồm vài đặc tính mới so với FAT, đó là: hỗ trợ tập tin rải, cấp hạn ngạch sử dụng ổ đĩa, các điểm phân tích kiểm tra, theo dõi liên kết phân phối, và
mã hóa các mức tập tin, cũng còn gọi là Hệ thống tập tin mã hóa (EFS)
Bản ghi số thứ tự cập nhật (USN)
Đây là một đặc tính quản lý hệ thống ghi các thay đổi của tất cả các tập tin, dòng
dữ liệu và thư mục trong đĩa, cũng như các đặc tính khác của tập tin, thư mục và các thiết lập bảo mật Đây là một chức năng quan trọng của NTFS (một tính năng
mà FAT/FAT32 không có) để bảo đảm rằng các cấu trúc dữ liệu phức tạp bên trong của nó (đặc biệt là các bitmap cấp cho đĩa, hay di chuyển dữ liệu được thực hiện bởi các API phân mảnh, các sửa đổi những bản ghi MFT như di chuyển một vài biến số các đặc tính chiều dài được lưu trữ trong các bản ghi MFT và danh sách đặc tính, hay cập nhật các ký hiệu bảo mật chung, hoặc để khởi động sector và mirror cục bộ nơi thực hiện USN cuối cùng trên đĩa được lưu trữ) và các chỉ số (cho các thư mục và ký hiệu bảo mật) sẽ còn phù hợp trong mọi trường hợp hệ thống bị hư hỏng, và cho phép dễ dàng hủy các thay đổi không ràng buộc với các cấu trúc dữ liệu quan trọng đó khi ổ đĩa sẽ bị cài đặc lại Trong các phiên bản mới của Window, bản ghi số thứ tự cập nhật đã mở rộng để truy theo trạng thái của các hoạt động giao tác khác trên các phần khác của hệ thống tập tin NTFS, chẳng hạn như các bản sao bóng VSS của các tập tin hệ thống với các ngữ nghĩa copy-on-write (Copy-on-Write (COW) cho phép tiến trình cha và con dùng chung trang trong bộ nhớ khi mới khởi tạo tiến trình con), hoặc thực hiện các Giao tác NTFS và các hệ thống tập tin phân phối
Các liên kết cứng và viết tắt tên tập tin
Ban đầu gồm hỗ trợ hệ thống con POSIX trong Windows NT, các liên kết cứng tương tự như các nút thư mục, nhưng được sử dụng cho các tập tin thay vì các thư mục Các liên kết cứng chỉ có thể được áp dụng cho các tập tin trên cùng một ổ đĩa
từ một bản ghi tên tập tin phụ được thêm vào bản ghi MFT của tập tin Viết ngắn tên tập tin cũng được thực hiện như các bản ghi tên tập tin phụ, nó không có các danh sách thư mục riêng biệt
Các dòng dữ liệu luân phiên (ADS)
Trang 10Các dòng dữ liệu luân phiên cho phép nhiều hơn một dòng dữ liệu được liên kết với một tên tập tin, sử dụng định dạng tên tập tin là "filename:streamname" (ví dụ
"text.txt:extrastream) Các dòng luân phiên không được liệt kê trong Windows Explorer, và kích thước của chúng không bao gồm cả kích thước của tập tin Chỉ
có dòng chính của một tập tin được duy trì khi nó được sao chép vào một mạng chia sẻ hoặc ổ đĩa USB định dạng FAT, gắn với một e-mail, hay tải lên một
website Do đó, sử dụng các dòng luân phiên cho dữ liệu quan trọng có thể gây ra các vấn đề Các dòng NTFS được giới thiệu trong Windows NT 3.1, để kích hoạt Các dịch vụ cho Macintosh (SFM) nhằm lưu trữ các nhánh tài nguyên Macintosh Mặc dù các phiên bản hiện hành của Windows Server không còn gồm SFM, nhưng các sản phẩm Apple Filing Protocol (AFP) của bên thứ ba (như Group Logic's ExtremeZ-IP) vẫn sử dụng tính năng này của hệ thống tập tin Malware được sử dụng cho các dòng dữ liệu luân phiên nhằm ẩn mã của nó; một số công cụ quét malware và các công cụ đặc biệt khác hiện nay dùng để kiểm tra các dòng luân phiên trong dữ liệu Microsoft cung cấp một công cụ gọi là Streams cho phép người dùng xem được các dòng trên một ổ được chọn
ADS rất nhỏ cũng được thêm vào trong chương trình Internet Explorer (và cả các trình duyệt khác hiện nay) để đánh dấu các tập tin đã được tải về từ các trang bên ngoài: chúng có thể không an toàn để chạy cục bộ và tiện ích cục bộ sẽ yêu cầu xác nhận từ người dùng trước khi mở chúng Khi người dùng không muốn xác nhận yêu cầu này, ADS chỉ đơn giản giảm xuống từ danh mục MFT cho các tập tin được download
Một số trình ứng dụng media cũng đã cố gắng sử dụng ADS để lưu trữ siêu dữ liệu cho các tập tin media, để tổ chức sắp xếp, mà không sửa đổi nội dung dữ liệu có ích của bản thân các tập tin media (sử dụng các thẻ nhúng khi chúng được hỗ trợ bởi các đinh dạng tập tin media như MPEG và OGG); siêu dữ liệu này có thể được hiển thị trong Windows Explorer như các cột thông tin thêm, với sự giúp đỡ của một thanh ghi đã ghi một Windows Shell mở rộng mà có thể phân tích chúng, nhưng hầu hết các trình ứng dụng media thích sử dụng cơ sở dữ liệu của bản thân thay vì ADS để lưu trữ các thông tin (đặc biệt vì ADS được hiện thị các tập tin này cho tất cả người dùng, thay vì được quản lý với các thiết lập bảo mật riêng biệt cho mỗi người dùng và có các giá trị được xác định theo sở thích người dùng)
Các tập tin thưa
Các tập tin thưa là các tập tin chứa các tập hợp dữ liệu thưa thớt, dữ liệu chủ yếu được làm đầy bằng các số 0 Các ứng dụng cơ sở dữ liệu, đôi khi sử dụng các tập tin thưa Vì điều này, Microsoft đã triển khai thực hiện hỗ trợ cho việc lưu trữ hiệu quả của các tập tin thưa bằng cách cho phép một ứng dụng chỉ rõ các vùng dữ liệu rỗng (vùng toàn số 0) Một ứng dụng đọc một tập tin thưa theo kiểu bình thướng với hệ thống tập tin tính toán những gì dữ liệu cần phải trả lại dựa trên khoảng
Trang 11trống tập tin Cũng như với các tập tin nén, kích thước thực tế của các tập tin thưa không được đưa vào bản kê khai khi xác định các giới hạn hạn ngạch
Tập tin nén
NTFS nén các tập tin bắng cách sử dụng một biến thể của thuật toán LZ77 Mặc dù truy cập đọc-ghi vào các tập tin nén được rõ ràng, Microsoft khuyến cáo tránh nén trên các hệ thống server và/hoặc mạng chia sẻ giữ hồ sơ chuyển vùng vì nó nạp một lượng đáng kể thông tin cần xử lý vào bộ xử lý
Sao chép bóng ổ đĩa
Dịch vụ sao chép bóng ổ đĩa (Volume Shadow Copy Service - VSS) giữ lại các phiên bản cũ của các tập tin và thư mục trong các ổ đĩa NTFS bằng cách sao chép
dữ liệu ghi đè mới, cũ (copy-on-write) Dữ liệu tập tin cũ che dữ liệu mới khi người dùng yêu cầu hoàn nguyên một phiên bản trước đó Điều này cho phép các chương trình sao lưu dữ liệu lưu trữ các tập tin hiện thời đang được sử dụng bởi hệ thống tập tin Trên các hệ thống xử lý nhiều, Microsoft khuyến cáo thiếp lập một ổ sao lưu bóng trên một ổ đĩa riêng Để đảm bảo phục hồi trong trường hợp hệ thống
hư hỏng, VSS cũng sử dụng bản ghi USN để đánh dấu các giao tác cục bộ và đảm bảo các thay đổi hệ thống tập tin sẽ được phục hồi hiệu quả sau khi hệ thống khởi động lại khi ổ đĩa NTFS sẽ được cài đặt lại, hoặc giảm xuống an toàn đến một phiên bản cũ nếu phiên bản mới không được ghi đầy đủ trước khi xác nhận thực sự trước lúc đóng tập tin sửa đổi Tuy nhiên, các bóng VSS này không được phối hợp tổng thể trên nhiều tập tin hay ổ đĩa, trừ khi sử dụng một người phối hợp giao tác
Họ chỉ có thể được sử dụng để đảm bảo răng các phiên bản cũ sẽ vẫn có thể truy cập trong các hoạt động sao lưu, để nhận được hình ảnh hệ thống phù hợp
Giao tác NTFS
Như với Windows Vista, các ứng dụng có thể sử dụng Giao tác NTFS để thay đổi nhóm các tập tin với nhau trong một giao tác Giao tác sẽ đảm bảo tất cả thay đổi được diễn ra, hoặc không một ứng dụng nào trong tất cả được chạy, và nó sẽ đảm bảo các ứng dụng bên ngoài giao tác sẽ không nhìn thấy nhưng thay đổi cho đến khi chúng được thỏa hiệp thực hiện chính xác tức thì Nó sử dụng các kỹ thuật tương tự như được sử dụng cho sao chép bóng ổ đĩa (ví dụ như copy-on-write) để đảm bảo dữ liệu ghi đè một cách an toàn, và các bản ghi UFS đánh dấu các giao tác vẫn chưa được thỏa hiệp, hay những giao tác đã được xác nhận nhưn chưa được áp dụng hoàn toàn (trong trường hợp hệ thống hư hỏng trong một thỏa hiệp bởi một trong những bên tham gia)
Tuy nhiên, trong một hệ thống tập tin cho phép giao tác, điều này có thể được sử dụng tạm thời cho tất cả tập tin khác cần thiết cho bất kỳ loại phân vùng, miễn là giao tác không phải thỏa hiệp, so với các tập tin hệ thống chỉ được đánh dấu cố định và được sửa đổi hoàn toàn trong các giao tác cục bộ ngầm riêng
Kỹ thuật copy-on-write tuy nhiên được sửa đổi để cho phép hủy giao tác đang có hiệu lực và tránh việc tạo ra các phân đoạn trong hệ thống tập tin được sử dụng bởi