MBR 轉換到 GPT 筆記

現在這篇筆記是寫給已經裝在 MBR partition 的 ubuntu linux distro 轉換到 GPT partition 的手法, 轉換的條件有幾個:

• 建議  x86-64 的系統. 這是 ubuntu 官方文件這樣建議, 不是我寫的. 以我所知道從 2011 年 intel 開始大力推展 UEFI BIOS 以來, 64bit UEFI 也可以開 32bit boot-loader, 反過來不行, 所以很大多數的板子用的都是 64bit UEFI (可能有些 intel reference board 還在死命抗拒 x86-64 還在用 ia32 UEFI 那不在我們討論範圍內..), 所以我也是建議使用 x86-64 的系統.
• 磁碟的剩餘 sector 數必需大於 34, 因為 GPT partition 會有另一個備份 partition table 放在硬碟尾端 34 sectors 上, 所以轉換到 GPT 時需要保留. 在用 fdisk -l 看 MBR martition 硬碟時可以看到第一行硬碟機有多少 sectors 可用, 例如 
•  Disk /dev/sdb: 931.5 GiB, 1000204886016 bytes, 1953525168 sectors
• /dev/sdb2       59793408 1953521663 1893728256  903G 83 Linux 
• 前者必需要比後者大最少 34. 一般來說較新的 distro fdisk 都會以 1MiB 當基本單位, 而硬碟機很少有可用空間是 1048576byte 整數倍的, 所以會碰上不能用的可能性實在不太高....
• ubuntu 準備兩個套件 grub-efi-amd64 grub-efi-amd64-bin

轉換到 GPT, 直接使用 gdisk 開硬碟再存檔, 存的就是 GPT partition 了. 所以如果不打算改成 GPT 的話請記得千萬別存檔. 接下來, UEFI BIOS 認 boot-loader partition 有幾個方式:

• UEFI 認得的 file system 種類. 我所知只有 FAT16, FAT32, NTFS, ext4不支援.
• GPT partition 編號要為 ef00 (EFI System). (ubuntu 官方文件提到如果是 MBR, 用的就是 0xef, 而且要設定為 bootable. 但我沒有實驗過在 UEFI 下使用 MBR).
• ps. ef02 為非必需.
• EFI System 的有效大小看使用的檔案系統, FAT16 可以 512KiB 起跳, 但 FAT32 最少要 33MiB (含) 起跳, 否則 BIOS 認不到. 在做 mkfs.vfat 前保守一點用 wipefs -fa 清掉這個 FAT partition 殘存的資料, 否則有機會造成即使空間足夠, format 成 FAT32 BIOS 一樣認不到.
•  預設基本目錄為 EFI/BOOT/BOOTx64.efi, EFI 底下不是 BOOT 它認不到, BOOT 底下沒有 BOOTx64.efi 也認不到, 別問我為什麼我不知道. asus 是這樣, VM workstation 也是這樣.

在 ubuntu 的安裝文件裡會建議 2048-4095 空出來作 GPT partition ef02,然而一般安裝 rootfs 都會從 2048 這裡開始, 除非是早期 redhat 會多建一個 FAT32 區擺 kernel / ramdisk image 區這種, 否則基本上不好挪空間. 如果再碰上 rootfs 大小不能變更的檔案系統 (特別是 zfs), 這個問題會更頭痛. 於是這時只好看 sector 2048 以前有沒有空間可用.

GPT partition 會使用頭尾 17KiB (33 sectors), 所以 34-2047 這段是空白沒有使用的. 過去 grub2 在 MBR 裡會把 2nd boot section 擺在 2-63 sectors 這段空間裡, 在 GPT 我就不知道它擺在哪, 總之我把這段空間整段抹掉拿來做 GPT ef00 partition 竟然是可以用的. 只能說 grub2 好厲害. 不過因為這段僅只有 1007KiB, 所以只能使用 FAT16 的格式.
#update190109: 只需要 1007KiB 大小的是比較舊的 grub, grub2 用的 efi 檔案總共有 4MiB 以上,  不能再使用這種方法安裝. 新版的 grub2 efi 好處是在 grub.cfg 裡就可以指定 disk uuid 可以隨時更改, 壞處是檔案變的很肥大...

而在 gdisk 裡操作切割 34-2047 這段, 要在 gdisk 下, 先切 "x" Expert command mode 下用 "l" (L) 將基本區塊指定為 1 (預設為 2048, 1MiB), 再切 "m" 回一般模式, 就可以手動分割出 34-2047 這段為一個 partition 出來. 設定好 partition type 為 ef00 後, 用 "s", 就可以自動排序成該有的先後順序.

假設目標硬碟為 /dev/sdX, EFI System partition (ef00) 為 /dev/sdX1, rootfs 為 /dev/sdX2, 工作目錄為 /tmp/rootfs, /dev/sdX1 記得要掛在 rootfs 的 boot/efi/ 下:

• mount /dev/sdX2 /tmp/rootfs
• mkdir -p /tmp/rootfs/boot/efi
• mount /dev/sdX1 /tmp/rootfs/boot/efi

然後才是安裝 grub:
grub-install \
--recheck \
--force \
--target=x86_64-efi \
--bootloader-id=ubuntu \
--boot-directory=/tmp/rootfs/boot/ \
--efi-directory=/tmp/rootfs/boot/efi/ \
--modules="part_gpt ext2" \
/dev/sdX

mkdir -p /tmp/rootfs/boot/efi/EFI/BOOT
mv /tmp/rootfs/boot/efi/EFI/ubuntu/grubx64.efi /tmp/rootfs/efi/EFI/BOOT/bootx64.efi
update 20181218: 以上紅字為使用 ubuntu 版 amd64 grub2 binary 時 "必需" 字串與步驟. bootloader-id 為什麼非 ubuntu 不可這別問我, 我不知道. move 到 EFI/BOOT/bootx64.efi 前面有說, 也是必需, 否則一堆板子認不到.