GPT 硬碟切割， 以及如何 「模擬傳統 BIOS」 的方式開機 (legacy boot)

切割硬碟有兩種方式。 已沿用幾十年的舊式 MBR 分割方式 最多只能切成 3+1 個主分割區且只支援容量 2T 以下的硬碟。 較新的 GPT 分割方式則可切成最多 128 個分割、 支援硬碟容量是 MBR 限制的 2^32 倍 (約 40 億倍)。

另一方面， 主機板的韌體也有新舊之分。 二十世紀的板子採用 BIOS； 近十年來的板子幾乎都是較新的 UEFI。 新舊不同方式切割的硬碟， 搭配新舊不同的主機板韌體， 會產生四種組合。 本文關心其中一種組合 (表格左下角) 的 linux 開機設定方式。 (表格畫法參考 這篇)

		主機板
		BIOS/模擬 BIOS	UEFI
硬碟	MBR	2TB 限制	把 檔案放在 正確位置 即可
	GPT	要設定分割屬性

因為硬碟越來越大， 現在買硬碟， 切割方式勢必得選 GPT。 但是新的 UEFI 韌體真的有比較好嗎？ 大推 巴哈姆特上的名詞與觀念解釋教學文。 簡單地說， UEFI 的效能與圖形介面等等各方面確實較佳； 但是 UEFI 其中有一個 secure boot 機制， 其實是大廠逐步奪權的陰謀： 它讓硬體廠商可以沒收你的開機鑰匙， 還企圖說服你 棄權比較安全。 還好目前不需要啟動 secure boot 也還是可以 從 UEFI 模式啟動隨身碟。

理論上關掉 secure boot 也就可以用 grub2 => linux 自由開機了。 可惜我的 grub2 程度只夠實現 開機光碟蒐集狂人 的野心。 較熟悉習慣的 extlinux 最近才開始支援 UEFI， 還來不及學 :-) 所以今天要介紹的是表格左下角： 在新主機板上， 用 UEFI 模擬 BIOS， 並啟動 GPT 分割硬碟上的 linux 作業系統。

首先， 在 UEFI 裡面必須設定： 關閉 secure boot、 啟用 csm (compatibility support module)、 啟用 legacy boot (傳統開機方式)。 這樣才能模擬傳統的 BIOS 開機。

再來， 用 gdisk 切割硬碟。 其實也根本用不到 128 個分割。 自從用慣空間可以靈活彈性分配的 lvm 之後， 現在我的切割方式變成：

1. /dev/sdx1： type 為 "ef00" 的 512 MB 分割， 保留給 (將來如果改採表格右下角的) UEFI 模式開機時使用。
2. /dev/sdx2： 至少 1G 或 2G， 多版 linux 共用的 boot 分割， 用來安裝 extlinux， 及很多個版本的 vmlinuz 與 initrd.img 。
3. /dev/sdx3、 /dev/sdx4、 ...： 幾個 20G 左右的 ext4 (有必要的話甚至也可以格式化成為 ext3 或 ext2) 分割， 為防萬一， 要讓很舊版本的 linux 也可以安裝、 開機。
4. 剩下全部空間分給一很大個 lvm 分割。 各個較新版本的 linux 在裡面各佔一個 logical volume。 另外也可以有一個或數個 logical volume 用來放置 live CD 的 root.squashfs -- 但這還需要搭配 以 live-media 選項指定它位於哪個 logical volume。

再來指定要從哪個分割區開機， 並且安裝 extlinux：

1. ls -l /usr/lib/syslinux/mbr/gptmbr.bin 確認一下檔案只有 440 bytes 大小， 然後安裝 gptmbr： dd </usr/lib/syslinux/mbr/gptmbr.bin > /dev/sdx (注意： sdx 後面沒有數字)
2. 假設硬碟已切成 6 個分割區， 而 extlinux 即將裝在 /dev/sdx2。 先用 sgdisk /dev/sdx --attributes=2:set:2 設定第二分割區可以開機。 set 之前的 2 是分割區代號； set 之後的 2 是固定不變的 「開機屬性欄位代號」。 意思跟以前的 fdisk 裡面的 "a" (active) 指令一樣。 再用 for i in 1 2 3 4 5 6 ; do sgdisk /dev/sdx --attributes=$i:show ; done 確認只有 /dev/sdx2 可以開機。
3. 掛載 /dev/sdx2、 把 /usr/lib/syslinux 複製過去， 用 extlinux -i /掛載點/syslinux 安裝 syslinux。

以上主要參考 archlinux 文件 及 gentoo 文件。 對照一下更清楚： 我寫的 mbootuz.py 只支援 mbr 硬碟； 以上三個動作作用於 gpt 硬碟， 就相當於 mbootuz.py mkboot /dev/sdx 作用於 mbr 硬碟。

快拿一顆空的大容量硬碟來玩玩看吧！ 對了， 如果要用 kvm 虛擬機 測試的話， 每次動過硬碟之後， 卸載所有分割區還不夠， 可能還必須 partprobe /dev/sdx 把更底層的 cache 寫出去， 這樣虛擬機才會看得到最新的變化。 照著本文製作 gpt 開機硬碟/隨身碟， 如果失敗的話， 歡迎留言， 記得要貼貼畫面截圖的網址或錯誤訊息文字。