Разбираемся с UEFI и GPT: установка Windows и Kubuntu на один диск

Помните те времена, когда BIOS был 16-битным с адресным пространством в 1 Мб, а вся информация о загрузчиках писалась в MBR? На смену уже давно пришли более гибкие технологии: UEFI (замена BIOS), и GPT (замена MBR).

Предыстория: Понадобилось мне недавно на свой домашний десктоп поставить 2 системы, чтобы разграничить окружение. Kubuntu для разработки на Ruby on Rails (ибо работаю удаленно), и Windows для всяких игрушек в свободное время. Хочу заметить, что несколько лет назад это было достаточно просто: один раздел для винды и один раздел для линукса, загрузчик записывался в MBR. Однако, технологии не стоят на месте, и оказалось, что настройка dual boot'а теперь несколько изменилась.

Итак, начнем.

Терминология

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface, Единый расширяемый интерфейс прошивки) разрабатывался компанией Intel как замена BIOS (Basic Input Output System). В отличие от 16-битного BIOS'а UEFI работает в 32- или 64-битном режиме, что позволяет использовать намного больше памяти для сложных процессов. Кроме того, UEFI приятно выглядит и там есть поддержка мышки.


GPT (GUID Partition Table, Таблица разделов GUID) — часть спецификации UEFI. UEFI использует GPT так же как BIOS использует MBR.
Главным отличием GPT от MBR, на мой взгляд, являются:

• Количество разделов: MBR поддерживает только 4 раздела. Можно и больше, но только через extended partition, что является просто хаком ограничений. GPT поддерживает до 128 разделов.
• Размер диска: MBR поддерживает диски до 2Тб, в то время как GPT — до 9.4 Зеттабайт (=9.4 × 10^21 байт, или условно 1000 Тб)
• Порядок загрузки: раньше BIOS загружал MBR, и в нем содержались адреса загрузчиков для каждого раздела диска. Теперь UEFI считывает GPT, находит в таблице все разделы типа efi (на них содержатся загрузчики), и подгружает их в память. Разберем это на примере немного позже.

Что делаем:

Устанавливаем следующие ОС на пустой HDD размером в 1 Тб.

• Windows 8.1 x64. Windows поддерживает загрузку с GPT начиная с Windows 8 для 32 битной архитектуры и с Windows Server 2003 и Windows Vista для 64 бит (Источник).
• Kubuntu 15.04. По идее подойдет любой дистрибутив, который поддерживает Grub2, лично я предпочитаю Kubuntu.

NB: Материнская плата поддерживает UEFI

Разбивка диска

Сначала устанавливаем Windows 8, т.к. она автоматически будет использовать GPT.
Разбивка будет выглядеть так (пардон за кривой снимок):



Винда по умолчанию создает 4 раздела:

1. Recovery (300Мб). Очевидно, что он используется для восстановления системы. Оставим как есть.
2. EFI partition (100Мб). Помечается как system type (не любят в Майкрософте называть вещи своими техническими именами). Собственно сюда и пишутся загрузчики.
3. MSR (128Мб, Microsoft Reserved Partition). Для меня остается загадкой, зачем он нужен. Данных там никаких нет, просто пустое место, зарезервированное для каких-то непонятных целей в будущем.
4. Основной раздел. Мы его поделим на 3: 200 гигов под винду, 500 гигов для раздела под данные и остальное пространство пока оставим неразмеченным (отформатируем потом при установке Kubuntu).

Пропустим саму установку Windows, т.к. в ней все стандартно и понятно.

Теперь загрузимся с USB в Kubuntu Live.

Проверим EFI раздел:

kubuntu@kubuntu:~$ efibootmgr
BootCurrent: 0003
Timeout: 0 seconds
BootOrder: 0000,0003,0001
Boot0000* Windows Boot Manager
Boot0001* Hard Drive
Boot0003* UEFI: JetFlashTranscend 16GB

Boot0000 — виндовый загрузчик
Boot0001 — дефолтный загрузчик
Boot0003 — флешка с Kubuntu Live
Обратите внимание, что список загрузчиков не привязан к одному физическому диску как в MBR. Он хранится в NVRAM.

Можем также сразу посмотреть, что же в этом разделе, подмонтировав его:

kubuntu@kubuntu:~$ sudo mkdir /media/efi
kubuntu@kubuntu:~$ sudo mount /dev/sda2 /media/efi

Там окажутся следующие файлы:

EFI
|--Boot
|    |--bootx64.efi # дефолтный загрузчик
|--Microsoft
     |--Boot
         |--bootmgfw.efi # основной виндовый загрузчик
         |--# много других файлов

Убедились, что все хорошо. Теперь продолжаем разбивку диска (через KDE Partition Manager).



Первые пять разделов остались прежними. Обратите внимание, как Kubuntu определила разделы:

• sda2 определился как FAT32. Это практически верно, т.к. файловая система типа EFI основана на FAT, только с жесткими спецификациями.
• sda3 (MSR) не определился, т.к. файловой системы там так таковой нет.

Нам осталось только отформатировать раздел для Kubuntu в ext4, и выделить раздел под swap.

Несколько слов про swap. Рекомендуют на swap выделять от SQRT(RAM) до 2xRAM. Т.к. у меня 16 Гб RAM, то по минимуму мне надо 4 Гб свопа. Хотя я с трудом могу представить ситуации, при которых он будет использоваться: десктоп в hibernate я не перевожу, и сильно тяжелых программ, которые жрут больше 16 гигов, не использую.

P.S. При форматировании раздела в swap Partition Manager может выдать ошибки, которые связаны с тем, что Kubuntu автоматически монтирует в себя любой swap раздел, однако на результат эти ошибки не влияют.

Итак, финальная разбивка:



Теперь самое главное для правильного dual boot'а. При установке Kubuntu важно выбрать, куда установить загрузчик:



Указываем, конечно же на раздел EFI.

После завершения установки Kubuntu, заходим в систему и проверяем, какие файлы появились на efi разделе (монтировать уже не нужно):

user@kubuntu:~$ sudo ls /boot/efi/EFI
Boot  Microsoft  ubuntu
user@kubuntu:~$ sudo ls /boot/efi/EFI/ubuntu
grub.cfg  grubx64.efi  MokManager.efi  shimx64.efi

Смотрим, как теперь выглядит список загрузчиков:

user@kubuntu:~$ efibootmgr -v
BootCurrent: 0002
Timeout: 0 seconds
BootOrder: 0002,0000,0003,0001
Boot0000* Windows Boot Manager  HD(2,96800,32000,c4f37e07-0441-4967-a1ac-75fb5a36e4f3)File(\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi)
Boot0001* Hard Drive    BIOS(2,0,00)
Boot0002* ubuntu        HD(2,96800,32000,c4f37e07-0441-4967-a1ac-75fb5a36e4f3)File(\EFI\ubuntu\shimx64.efi)
Boot0003* ubuntu        HD(2,96800,32000,c4f37e07-0441-4967-a1ac-75fb5a36e4f3)File(EFI\Ubuntu\grubx64.efi)

Вот как это выглядит при загрузке:



А еще эти загрузчики доступны сразу из UEFI (в старом BIOS'е такое было бы невозможно — там был выбор только диска, он просто не знал, что такое загрузчики):



Ну и напоследок: чтобы dual boot правильно работал, в Windows надо обязательно отключить fast boot. Это такая нехорошая фича, которая может привести к потере данных.