Registro de Inicialização do Volume (VBR): Estrutura, Localização e Processo de Inicialização
A Registro de Inicialização do Volume (VBR) é uma estrutura de dados relacionada à inicialização, armazenada no início de um volume do sistema de arquivos. Ela contém informações que descrevem o layout do volume e também pode incluir código de inicialização utilizado durante a inicialização tradicional. Embora o VBR seja comumente associado ao primeiro setor de uma partição, sua estrutura exata e sua função dependem do sistema de arquivos e da arquitetura de inicialização.
Essa distinção é importante porque um VBR não é a mesma coisa que um MBR, e os sistemas modernos do Windows baseados em UEFI normalmente não executam o código de inicialização tradicional do VBR durante a inicialização.
Índice
O que é um Volume Boot Record?
A Registro de inicialização do volume é a estrutura inicial relacionada à inicialização de um volume. Também é comumente chamada de setor de inicialização do volume ou, em muitos contextos de armazenamento de PCs, de registro de inicialização da partição (PBR).
O VBR tem duas finalidades relacionadas:
- Identificação e descrição do volume: Ele armazena parâmetros que ajudam o software a interpretar o sistema de arquivos, como tamanho do setor, tamanho do cluster, comprimento do volume e localizações de metadados específicas do sistema de arquivos.
- Suporte ao Bootstrap: Dependendo do sistema de arquivos e do ambiente de inicialização, ele pode conter código executável que transfere o controle para a próxima etapa do processo de inicialização de um sistema operacional.
O conteúdo exato não é universal. Um setor de inicialização FAT32, um setor de inicialização NTFS e um setor de inicialização principal exFAT descrevem seus respectivos volumes de maneiras diferentes.
Por exemplo, um setor de inicialização FAT32 contém um Bloco de Parâmetros da BIOS (BPB), enquanto um setor de inicialização exFAT utiliza campos como VolumeComprimento, FatOffset, e ClusterHeapOffset. Essas estruturas têm finalidades semelhantes, mas não são intercambiáveis.
VBR, Setor de Inicialização do Volume e Registro de Inicialização da Partição
Os termos Registro de inicialização do volume, Setor de inicialização do volume, e Registro de inicialização da partição são frequentemente usados de forma intercambiável, embora a terminologia varie entre as fontes técnicas.
Uma distinção útil é:
- Setor de inicialização do volume: Geralmente se refere ao primeiro setor de um volume do sistema de arquivos.
- Registro de inicialização do volume: Geralmente se refere à estrutura relacionada à inicialização armazenada no início desse volume. Alguns sistemas de arquivos definem uma região de inicialização maior, em vez de uma estrutura de um único setor.
- Registro de inicialização da partição: Geralmente se refere ao setor de inicialização localizado no início de uma partição.
Em um disco básico convencional, no qual uma partição contém diretamente um volume que começa no mesmo endereço, o PBR e o VBR geralmente se referem ao mesmo setor.
No entanto, esses termos descrevem conceitos diferentes de armazenamento. Uma partição define uma região de um disco, enquanto um volume representa o espaço de armazenamento organizado para um sistema de arquivos. Não se deve presumir que eles tenham uma relação de um para um em todas as configurações de armazenamento.
Onde fica o registro de inicialização do volume?
O VBR está localizado no início do volume do sistema de arquivos.
Em um disco particionado convencionalmente, o volume começa no endereço de bloco lógico (LBA) inicial da partição. Portanto, o VBR normalmente se encontra no primeiro setor lógico dessa partição.
Considere um exemplo de layout de disco:
Região do disco | LBA inicial | Finalidade |
MBR ou MBR de proteção | 0 | Compatibilidade no nível do disco e informações sobre partições |
Cabeçalho principal do GPT | 1 (disco GPT) | Descreve o layout do GPT |
Partição 1 | 2,048 | Começa a primeira partição |
Partição 1 VBR | 2,048 | Setor de inicialização do primeiro volume |
Partição 2 | Início de outra partição | Começa a segunda divisão |
Partição 2 VBR | Início da partição 2 | Setor de inicialização do segundo volume |
O exemplo pressupõe que cada partição contenha diretamente um volume e utilize um tamanho de setor lógico de 512 bytes. O LBA inicial real depende do layout do disco.
Para uma partição que começa no LBA 2.048, o VBR está localizado no LBA 2.048 em relação ao disco físico, e não no LBA 0.
Um dispositivo não particionado também pode conter um volume de sistema de arquivos. Nesse caso, o volume pode começar no primeiro setor lógico do dispositivo; portanto, não é necessário que haja uma tabela de partições MBR ou GPT separada.
Por que o VBR nem sempre está no LBA 0 do disco
O primeiro setor lógico de um disco e o primeiro setor lógico de um volume correspondem a endereços diferentes.
- O LBA 0 do disco identifica o início do disco.
- O setor 0, relativo ao volume, identifica o início do volume.
- O LBA inicial da partição conecta esses dois espaços de endereço em um disco particionado convencional.
Confundir esses locais pode fazer com que um editor de disco ou uma ferramenta de diagnóstico analise o setor errado.
Para uma explicação mais detalhada sobre a estrutura no nível do disco, consulte o Tabela de partições MBR.
VBR x MBR: Qual é a diferença?
A principal diferença entre um VBR e MBR é o nível de armazenamento e a responsabilidade deles.
Um MBR faz parte da estrutura de particionamento no nível do disco. Um VBR pertence a um volume do sistema de arquivos.
Recurso | MBR | VBR |
Nível de armazenamento | Nível do disco | Nível de volume |
Localização típica | LBA 0 do disco | Primeiro setor do volume |
Conteúdo principal | Código de inicialização, entradas de partição, assinatura do disco | Parâmetros do sistema de arquivos e, dependendo do formato, código de inicialização |
Objetivo principal | Descreva o layout das partições do disco antigo e forneça um ponto de entrada de inicialização | Descreva o volume e os processos de inicialização compatíveis |
Dependência do sistema de arquivos | Não define o layout completo de um sistema de arquivos específico | Sua estrutura depende do sistema de arquivos |
Plano de backup | Não há MBR de backup padrão | Depende do sistema de arquivos |
Em um disco particionado convencionalmente com MBR, o MBR contém quatro entradas de partição, cada uma descrevendo a localização e o tamanho de uma partição. Seu código de inicialização é capaz de localizar a partição de inicialização selecionada e transferir o controle para o setor de inicialização dessa partição.
O VBR, então, fornece informações específicas do volume e, em uma cadeia de inicialização tradicional do BIOS, pode executar a próxima etapa de inicialização.
O Guia da tabela de partições MBR Amagicsoft explica as entradas de partição no nível do disco com mais detalhes.
Qual é a relação entre o VBR e o GPT?
GPT e VBR descrevem diferentes partes da arquitetura de armazenamento.
O GPT define o layout das partições do disco. Ele contém um cabeçalho GPT primário, uma matriz de entradas de partição e as estruturas de backup correspondentes. Um disco GPT também costuma conter um MBR de proteção no LBA 0.
Um VBR, por outro lado, pertence ao volume do sistema de arquivos dentro de uma partição.
Um layout simplificado de disco GPT é:
- MBR de proteção no LBA 0.
- Cabeçalho GPT primário no LBA 1.
- Matriz de entradas de partição GPT primária.
- Espaço em disco utilizável que contém partições.
- Faça backup das estruturas GPT próximas ao final do disco.
O volume do sistema de arquivos começa no início de sua partição, onde se encontra seu setor de inicialização ou região de inicialização.
Portanto, um disco GPT pode conter volumes NTFS, FAT32 e exFAT, cada um com sua própria estrutura de inicialização de volume.
O GPT não substitui o VBR. Ele define onde as partições começam e terminam, enquanto o sistema de arquivos define como os dados dentro de um volume são organizados.
Veja o Guia do Amagicsoft GPT para uma explicação mais detalhada sobre os cabeçalhos GPT e as entradas de partição.
Como o VBR se integra ao processo de inicialização do Windows
EXPLORADOR INTERATIVO DO CAMINHO DE INICIALIZAÇÃO
Escolha um modo de firmware para ver como o Windows acessa seu gerenciador de inicialização — e se o código de inicialização VBR tradicional faz parte desse caminho.
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1Firmware BIOS Inicializa a plataforma e seleciona um dispositivo de inicialização.
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2Registro de inicialização no nível do disco · LBA 0 Código de inicialização do MBR Utiliza as informações de partição legadas para localizar a partição de inicialização selecionada.
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3Registro de inicialização no nível do volume · Início da partição Código de inicialização do VBR/PBR Recebe o controle na cadeia convencional do BIOS/MBR e inicia a próxima etapa da inicialização. O CÓDIGO VBR TRADICIONAL É EXECUTADO
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4Gerenciador de inicialização do Windows
bootmgrLê a configuração de inicialização e seleciona o carregador do Windows. -
5Carregador do sistema operacional
winload.exeCarrega o kernel do Windows e os drivers necessários para a inicialização.
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1Firmware Gerenciador de inicialização UEFI Utiliza as opções de inicialização do firmware para identificar um dispositivo e um aplicativo EFI.
-
2Estrutura das partições do disco GPT e a partição do sistema EFI O firmware identifica a partição do sistema. Um disco de sistema UEFI do Windows utiliza GPT; sua partição ESP está no formato FAT32.
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3Aplicação do EFI no ESP
\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efiO UEFI carrega esse arquivo por meio dos serviços do sistema de arquivos. Ele não executa o código de inicialização x86 tradicional no MBR ou no VBR. O ARQUIVO EFI FOI CARREGADO -
4Carregador do sistema operacional Windows
winload.efiCarrega o kernel do Windows e os drivers necessários para a inicialização.
Em uma inicialização convencional do Windows com BIOS/MBR tradicional, o registro de inicialização da partição é uma etapa executável na cadeia. Sua localização é no nível do volume, e não no LBA 0 do disco.
O ESP ainda possui um setor de inicialização com o sistema de arquivos FAT32, pois se trata de um volume formatado. No entanto, o caminho normal do Windows na UEFI carrega um aplicativo EFI como um arquivo; ele não executa o código de inicialização VBR legado.
Modelo ilustrativo de um caminho típico de inicialização do Windows. As configurações reais de inicialização podem incluir entradas de recuperação, gerenciadores de inicialização adicionais ou etapas específicas do fabricante. Este módulo não verifica um disco físico.
A função do VBR depende de o Windows ser inicializado por meio do BIOS legado ou do UEFI nativo.
Esses ambientes utilizam mecanismos diferentes para localizar e carregar o gerenciador de inicialização do Windows.
BIOS tradicional e sequência de inicialização do MBR
Em um sistema convencional com BIOS Legacy que utilize um disco de sistema particionado no formato MBR, o processo de inicialização segue esta sequência geral:
- A BIOS inicializa o computador e seleciona um dispositivo de inicialização.
- A BIOS carrega o MBR a partir do LBA 0 do disco.
- O código de inicialização do MBR localiza a partição de inicialização selecionada.
- O primeiro setor da partição, comumente chamado de VBR ou PBR, recebe o controle.
- O código de inicialização do VBR dá início à próxima etapa de inicialização, que leva ao Gerenciador de Inicialização do Windows (
bootmgr). - O Gerenciador de Inicialização do Windows é carregado
winload.exe. - O carregador do Windows inicializa o kernel e os drivers necessários para a inicialização do sistema.
Nessa configuração, o VBR é uma etapa executável na cadeia de inicialização tradicional.
O setor de inicialização da partição não é responsável por definir todo o layout do disco. Ele entra em operação depois que o código de inicialização no nível do disco identifica a partição de inicialização.
Sequência de inicialização da UEFI e a partição do sistema EFI
Uma instalação nativa do Windows com UEFI utiliza um processo de inicialização diferente.
Em vez de executar o código de inicialização tradicional do MBR e do VBR, o firmware UEFI utiliza seu Gerenciador de Inicialização para localizar e carregar um aplicativo EFI.
Uma sequência típica de inicialização do Windows via UEFI é:
- O firmware UEFI inicializa a plataforma.
- O firmware lê suas opções de inicialização e identifica a Partição do Sistema EFI (ESP).
- O firmware acessa o sistema de arquivos do ESP e carrega
\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi. - O Gerenciador de Inicialização do Windows é carregado
winload.efi. - O carregador do Windows inicializa o kernel e os drivers necessários para a inicialização do sistema.
O Documentação sobre solução de problemas na inicialização do Microsoft Windows distingue as fases de inicialização do BIOS e do UEFI e identifica os diferentes caminhos do Gerenciador de Inicialização do Windows e do Carregador do SO.
A especificação UEFI também explica que seu Gerenciador de Inicialização carrega aplicativos UEFI a partir de arquivos, em vez de executar o código de inicialização MBR tradicional. Consulte o Especificação UEFI: Visão geral e Layout do disco GPT.
O UEFI ainda possui um VBR?
Sim. Um sistema UEFI ainda pode conter setores de inicialização de volume.
Em uma instalação padrão do Windows em UEFI/GPT, a partição do sistema EFI é formatada no sistema de arquivos FAT32. Consequentemente, ela possui um setor de inicialização do sistema de arquivos FAT32 e as estruturas associadas a esse sistema de arquivos.
No entanto, o processo normal de inicialização da UEFI não executa o código de inicialização x86 tradicional armazenado nesse VBR. Em vez disso, o firmware acessa o sistema de arquivos FAT32 e carrega o gerenciador de inicialização EFI como um arquivo.
Essa distinção é importante:
- O VBR do ESP faz parte da estrutura do volume FAT32.
- O aplicativo EFI é o ponto de entrada executável utilizado pela inicialização nativa da UEFI.
- A presença de um VBR não significa que seu código de inicialização tradicional deva ser executado.
Da Microsoft Orientações sobre partição de discos rígidos baseados em UEFI/GPT especifica o requisito de FAT32 para a partição do sistema EFI do Windows.
Estrutura do setor de inicialização do volume: o que um VBR contém?
Não existe uma única solução universal Estrutura do setor de inicialização do volume comum a todos os sistemas de arquivos.
Um setor de inicialização típico pode conter vários tipos de informações:
Componente | Finalidade |
Instrução de salto | Transfere a execução para o código de inicialização, quando aplicável |
Identificador do sistema de arquivos | Identifica ou descreve o formato do sistema de arquivos |
Bloco de Parâmetros da BIOS (BPB) ou campos equivalentes | Descreve o tamanho do setor, o tamanho do cluster, o tamanho do volume e outros parâmetros |
Campos específicos do sistema de arquivos | Identifica estruturas importantes ou suas localizações |
Código do Bootstrap | Fornece instruções para um ambiente de inicialização compatível |
Informações sobre assinatura ou soma de verificação | Ajuda a identificar ou validar partes específicas da estrutura |
Os campos exatos, os deslocamentos em bytes, os comprimentos e as regras de validação dependem do sistema de arquivos.
Por exemplo, a especificação FAT define um BPB, enquanto o exFAT define seus próprios campos do Setor Principal de Inicialização. Tratar esses formatos como idênticos pode levar a uma interpretação incorreta dos dados brutos do disco.
O Bloco de Parâmetros do BIOS (BPB)
O Bloco de Parâmetros do BIOS é um conjunto de campos que descrevem parâmetros fundamentais do sistema de arquivos.
Nos sistemas de arquivos FAT, o BPB está localizado no primeiro setor do volume. Ele fornece informações como:
- Bytes por setor.
- Setores por cluster.
- Número de setores reservados.
- Número e tamanho das estruturas FAT.
- Setores de volume total.
- Informações sobre o diretório raiz, quando aplicável.
O FAT32 amplia o BPB com campos adicionais para o cluster do diretório raiz, o setor FSInfo e o setor de inicialização de reserva.
O BPB não é o VBR por si só. É uma parte da estrutura do setor de inicialização.
O Especificação FAT da Microsoft apresenta as definições dos campos e os deslocamentos em bytes para FAT12, FAT16 e FAT32.
Por que a assinatura 55 AA não comprova a validade de um VBR
Muitos formatos tradicionais de setor de inicialização utilizam os dois bytes 55 AA nos offsets 510–511 como uma assinatura de inicialização.
Esse marcador é útil na inspeção de um setor, mas não é suficiente para determinar se a estrutura completa é válida.
Um setor pode conter a assinatura esperada e, ainda assim, apresentar:
- Parâmetros incorretos de setor ou cluster.
- Informações inválidas sobre o comprimento do volume.
- Campos específicos do sistema de arquivos fora dos intervalos permitidos.
- Referências inconsistentes a outras estruturas do sistema de arquivos.
- Código de inicialização danificado ou incompleto.
Uma assinatura válida apenas confirma a presença desse marcador específico. Ela não comprova que o volume possa ser montado, que todos os metadados estejam intactos ou que o processo de inicialização possa ser concluído.
Alguns sistemas de arquivos também definem mecanismos adicionais de validação. Por exemplo, o exFAT utiliza uma soma de verificação de inicialização (Boot Checksum) para suas regiões de inicialização principal e de backup.
Como as estruturas VBR diferem entre os sistemas de arquivos NTFS, FAT32 e exFAT
Embora os sistemas de arquivos NTFS, FAT32 e exFAT tenham, todos, estruturas relacionadas à inicialização no início de um volume, seus layouts e mecanismos de backup diferem significativamente.
Setor de inicialização do NTFS
Um volume NTFS começa com um setor de inicialização NTFS que contém parâmetros do sistema de arquivos e campos relacionados ao bootstrap.
O layout comum do setor de inicialização NTFS de 512 bytes, documentado na definição da estrutura em disco do Linux-NTFS, inclui:
Deslocamento em bytes | Campo | Tamanho | Finalidade |
| Instrução de salto | 3 bytes | Instruções para a inicialização do sistema |
| ID do OEM | 8 bytes | Identifica o NTFS usando |
| BPB | 25 bytes | Parâmetros básicos de volume |
| Número de setores | 8 bytes | Contagem de setores por volume |
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| 8 bytes | Número inicial do cluster lógico da Tabela de Arquivos Mestre |
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| 8 bytes | Número inicial do cluster lógico do espelho da MFT |
| Clusters por registro MFT | 1 byte | Define a codificação do tamanho do registro da MFT |
| Clusters por registro do índice | 1 byte | Define a codificação do tamanho do registro de índice |
| Número de série do volume | 8 bytes | Identifica o volume |
| Campo de soma de verificação | 4 bytes | Campo de soma de verificação do setor de inicialização |
| Área do Bootstrap | 426 bytes | Código relacionado à inicialização e espaço reservado |
| Marcador de fim de setor | 2 bytes |
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Setor de inicialização e espaço livre no final da partição
ILUSTRATIVO · NTFSAmostra de 1 GiB · 512 B/setor · 4 KiB/cluster · a partição começa no LBA 2.048 do disco
Campo decodificado
Layout, notas de amostra e fonte
NTFS. O campo convencional de setores totais do NTFS aqui é 2.097.151, excluindo o setor sobressalente final; a partição em questão possui um setor adicional. O setor sobressalente está, portanto, no setor 2.097.151 do volume, e não no valor do campo menos um. O $Boot é ilustrado como uma área inicial de 16 setores; apenas seu primeiro setor é duplicado no final da partição. O $MFTMirr é um espelho de metadados separado. O byte F6, que representa o tamanho do registro com sinal, significa −10 → 2¹⁰ = 1.024 bytes. Os bytes não utilizados e a soma de verificação legada não utilizada são zero; o preenchimento de bootstrap é F4.
Bytes de ensino construídos, não uma captura de disco ou imagem montável. Os deslocamentos são hexadecimais locais ao setor; os campos inteiros usam codificação little-endian. LBA do disco = 2.048 + setor do volume. Todos os intervalos de setores são inclusivos; o mapa é esquemático. Selecione um campo ou clique em seus bytes; os pontos em ASCII indicam bytes não imprimíveis. O conteúdo do bootstrap é um preenchimento didático.
Fonte: Estrutura dos campos do NTFS3 · Convenção de setores de reserva do mkntfs.
Esta tabela descreve o layout documentado pela implementação do Linux-NTFS. Trata-se de uma referência útil à estrutura no disco, mas não substitui a especificação completa do NTFS da Microsoft.
Um campo particularmente importante é $MFT LCN.
LCN significa Número Lógico do Cluster. Ele identifica um cluster em relação ao volume NTFS, e não um LBA de um disco físico.
Se o $MFT Sabe-se que, uma vez conhecido o LCN, a posição inicial da Tabela de Arquivos Mestres (MFT) pode ser calculada usando o tamanho do cluster do volume:
Deslocamento em bytes da MFT = LCN da MFT × bytes por cluster
Isso não identifica a localização de todos os arquivos. Identifica a localização inicial do $MFT estrutura.
O $MFTMirr Este campo identifica a localização de um espelho limitado de registros iniciais importantes da MFT. Não se trata de um backup completo da Tabela de Arquivos Mestre (MFT) nem dos arquivos do usuário.
Para uma explicação mais detalhada dessa relação, consulte o Guia da Tabela de Arquivos Mestres Amagicsoft.
O layout em disco do Linux-NTFS também indica a existência de um setor de inicialização de reserva no último setor da partição para o Windows NT 4.0 e versões posteriores, enquanto os sistemas mais antigos, como o NT 3.51 e versões anteriores, utilizavam um local diferente. Trata-se de uma referência histórica e de implementação; o layout real do volume deve ser verificado antes de se presumir a existência de um local de reserva.
Setor de inicialização FAT32, FSInfo e Registro de Inicialização de Backup
O FAT32 utiliza um BPB no primeiro setor da Região Reservada do volume.
Vários campos são particularmente importantes:
Campo | Deslocamento em bytes | Tamanho | Finalidade |
| 11 | 2 bytes | Bytes por setor |
| 13 | 1 byte | Setores por cluster |
| 14 | 2 bytes | Tamanho da região reservada |
| 36 | 4 bytes | Setores ocupados por um FAT |
| 44 | 4 bytes | Primeiro cluster do diretório raiz |
| 48 | 2 bytes | Localização do setor FSInfo |
| 50 | 2 bytes | Localização do registro de inicialização de backup |
BPB, FSInfo e registro de inicialização de backup
ILUSTRATIVO · FAT32Amostra de 1 GiB · 512 B/setor · 4 KiB/cluster · a partição começa no LBA 2.048 do disco
Campo decodificado
Layout, notas de amostra e fonte
FAT32. Este exemplo utiliza um registro de inicialização de três setores no estilo da Microsoft, localizado nos setores 0–2 e copiado para os setores 6–8, dentro de 32 setores reservados. O setor 1 contém o FSInfo e o setor 7, sua cópia inicial; o endereço oficial do FSInfo permanece como 1. Os setores de código de inicialização utilizam preenchimento F4. Os setores reservados restantes estão zerados. Com duas tabelas FAT de 2.048 setores, os dados começam no endereço 4.128; floor((2.097.152 − 4.128) / 8) = 261.628 clusters, acima do limite mínimo do FAT32, que é de 65.525. Cada FAT contém 262.144 entradas, o que é suficiente para as 261.630 entradas necessárias. As dicas de alocação do FSInfo são explicitamente desconhecidas.
Bytes de ensino construídos, não uma captura de disco ou imagem montável. Os deslocamentos são hexadecimais locais ao setor; os campos inteiros usam codificação little-endian. LBA do disco = 2.048 + setor do volume. Todos os intervalos de setores são inclusivos; o mapa é esquemático. Selecione um campo ou clique em seus bytes; os pontos em ASCII indicam bytes não imprimíveis. O conteúdo do bootstrap é um preenchimento didático.
Fonte: Especificação FAT da Microsoft v1.03 (PDF), pp. 8–22.
O BPB_FSInfo Esse campo normalmente aponta para o setor 1. Esse setor armazena informações como a última contagem conhecida de clusters livres e a indicação do próximo cluster livre.
O BPB_BkBootSec Esse campo identifica a localização do registro de inicialização de reserva. Na especificação FAT da Microsoft, seu valor é 0 ou 6. Quando definido como 6, a estrutura de reserva começa no setor 6, relativo ao volume.
Um detalhe importante é que o registro de inicialização do FAT32 não é simplesmente uma cópia de um único setor. A especificação da Microsoft descreve o registro de inicialização completo como tendo três setores de comprimento, com uma sequência de backup correspondente. Uma cópia da estrutura FSInfo também é mantida na sequência de backup.
Essas estruturas têm finalidades diferentes:
- O setor de inicialização contém o BPB e informações relacionadas à inicialização.
- O FSInfo armazena dicas sobre espaço livre.
- O registro de inicialização de backup fornece uma cópia alternativa das informações importantes de inicialização.
O FSInfo não é um segundo VBR, e sua contagem de clusters livres não é necessariamente um valor exato e atualizado continuamente.
Regiões de inicialização principal e de backup do exFAT: O exFAT utiliza uma estrutura mais abrangente chamada “Região de inicialização”.
De acordo com o Especificação do sistema de arquivos exFAT da Microsoft, o volume contém uma Região Principal de Inicialização e uma Região Secundária de Inicialização, cada uma ocupando 12 setores.
Setor relativo ao volume | Região principal de inicialização | Região de inicialização de backup |
0 / 12 | Setor de inicialização | Setor de inicialização de backup |
1–8 / 13–20 | Setores de inicialização estendidos | Backup dos setores de inicialização estendidos |
9 / 21 | Parâmetros do fabricante original (OEM) | Cópia de segurança dos parâmetros do fabricante original (OEM) |
10 / 22 | Reservado | Reserva de backup |
11 / 23 | Soma de verificação de inicialização | Soma de verificação de inicialização de backup |
O Setor Principal de Inicialização contém os parâmetros principais utilizados para descrever o volume exFAT.
Entre os campos importantes estão:
Campo | Deslocamento em bytes | Tamanho | Finalidade |
| 0 | 3 bytes | Instrução de salto do Bootstrap |
| 3 | 8 bytes | Identifica o sistema de arquivos como exFAT |
| 64 | 8 bytes | Deslocamento da partição relativo à mídia |
| 72 | 8 bytes | Comprimento do volume em setores |
| 80 | 4 bytes | Setor inicial da primeira FAT |
| 84 | 4 bytes | Comprimento de cada FAT |
| 88 | 4 bytes | Setor inicial do Cluster Heap |
| 92 | 4 bytes | Número de clusters na pilha de clusters |
| 96 | 4 bytes | Cluster inicial do diretório raiz |
| 106 | 2 bytes | Sinalizadores de status do sistema de arquivos |
| 108 | 1 byte | Codificação por tamanho de setor |
| 109 | 1 byte | Codificação por tamanho de cluster |
| 110 | 1 byte | Número de estruturas FAT |
| 112 | 1 byte | Porcentagem relatada de clusters alocados |
Regiões de inicialização principal e de backup
ILUSTRATIVO · exFATAmostra de 1 GiB · 512 B/setor · 4 KiB/cluster · a partição começa no LBA 2.048 do disco
Campo decodificado
Layout, notas de amostra e fonte
exFAT. Os setores 0–11 e 12–23 formam regiões de inicialização separadas, cada uma com 12 setores. A soma de verificação é calculada a partir dos 11 setores anteriores de cada região, ignorando os bytes 106, 107 e 112 do setor de inicialização, e depois repetida 128 vezes no setor de soma de verificação. O setor principal e o de backup começam idênticos neste exemplo; os sinalizadores de backup e a porcentagem de uso são tratados como obsoletos pelos leitores. Não há bootstrap fornecido: os bytes do código de inicialização principal são F4; o código estendido é zero. Os parâmetros OEM são nulos; os bytes reservados são zero. O heap possui 261.632 clusters; o cluster raiz 12 deixa espaço para o bitmap e os metadados de maiúsculas, cujo conteúdo está fora do escopo deste laboratório.
Bytes de ensino construídos, não uma captura de disco ou imagem montável. Os deslocamentos são hexadecimais locais ao setor; os campos inteiros usam codificação little-endian. LBA do disco = 2.048 + setor do volume. Todos os intervalos de setores são inclusivos; o mapa é esquemático. Selecione um campo ou clique em seus bytes; os pontos em ASCII indicam bytes não imprimíveis. O conteúdo do bootstrap é um preenchimento didático.
Ao contrário do FAT BPB tradicional, o exFAT define seu próprio layout de parâmetros. Seu MustBeZero Esse campo também ocupa o intervalo correspondente à área BPB do FAT12/16/32, ajudando a evitar que implementações mais antigas do FAT interpretem erroneamente um volume exFAT como um volume FAT.
Como funciona a soma de verificação de inicialização do exFAT
A soma de verificação de inicialização do exFAT oferece um mecanismo de validação mais robusto do que a simples verificação de uma assinatura.
A especificação define o seguinte processo:
- Leia os primeiros 11 setores da Região Principal de Inicialização.
- Excluir o
VolumeFlagsbytes nos deslocamentos 106–107 e oPorcentagem em usobyte no deslocamento 112. - Processe os bytes restantes em ordem.
- Para cada byte, gire a soma de verificação atual de 32 bits um bit para a direita e some o valor do byte, mantendo o resultado dentro dos 32 bits.
- Armazene a soma de verificação resultante como um padrão repetitivo de quatro bytes ao longo de todo o setor de soma de verificação de inicialização.
A Região de Inicialização de Backup possui seu próprio cálculo de checksum correspondente.
A exclusão de VolumeFlags e Porcentagem em uso é intencional. Esses campos podem ser atualizados sem a necessidade de recalcular a soma de verificação de inicialização. A especificação também estabelece que os valores correspondentes no setor de inicialização de backup devem ser considerados desatualizados.
Isso significa que uma comparação byte a byte entre as regiões de inicialização principal e de backup não é um método de validação universal adequado.
Em vez disso, cada região deve ser verificada de acordo com sua própria soma de verificação e suas próprias regras de validade de campos.
Como inspecionar e validar um Registro de Inicialização de Volume
Para inspecionar um VBR, é necessário saber onde o volume começa e qual sistema de arquivos define sua estrutura.
Um setor não formatado não deve ser interpretado usando um modelo genérico sem antes identificar o formato do volume.
Etapa 1: Identificar o LBA inicial do volume
Determine a posição inicial da partição ou do volume utilizando informações confiáveis sobre a estrutura do disco.
Em um disco básico convencional, o LBA inicial da partição é normalmente a posição inicial do volume nela contido.
Não presuma que todo volume comece no LBA 0 nem que uma letra de unidade identifique um deslocamento físico do disco.
Etapa 2: Calcular o deslocamento em bytes
Para localizar o primeiro setor do volume em uma imagem de disco bruta, use:
Deslocamento em bytes = LBA inicial do volume × Tamanho do setor lógico
Por exemplo, se uma partição começa no LBA 2.048 e o dispositivo utiliza setores lógicos de 512 bytes:
2.048 × 512 = 1.048.576 bytes
O VBR começa no deslocamento de byte 1.048.576 nessa imagem de disco ilustrativa.
Para um setor lógico de 4.096 bytes, o mesmo LBA corresponderia a um deslocamento de bytes diferente. Sempre utilize o tamanho real do setor lógico do dispositivo, em vez de presumir que todos os discos utilizam setores de 512 bytes.
Etapa 3: Inspecione a estrutura usando um editor hexadecimal
Um editor de disco ou editor hexadecimal pode exibir os bytes brutos do setor e seus deslocamentos.
Para uma inspeção somente de leitura:
- Abra uma imagem de disco ou o dispositivo físico correto usando um editor hexadecimal adequado.
- Navegue até o deslocamento em bytes calculado.
- Examine os bytes iniciais e o identificador do sistema de arquivos.
- Interprete os campos relevantes utilizando a especificação do sistema de arquivos correspondente.
- Verifique se os valores dos campos são internamente consistentes.
Por exemplo, um setor de inicialização NTFS deve ser interpretado com base no layout de campos do NTFS, enquanto um setor FAT32 deve ser interpretado com base nas definições do BPB do FAT32.
Não edite o disco de origem durante a realização de uma inspeção. Quando o disco de origem contiver dados importantes, é preferível utilizar uma imagem somente leitura.
Etapa 4: Verificar a consistência específica do sistema de arquivos
Um VBR deve ser avaliado com base em vários indicadores, em vez de um único indicador.
Algumas verificações úteis incluem:
- Se o valor de bytes por setor informado é válido para o formato.
- Se “setores por cluster” é um valor permitido.
- Se o comprimento do volume cabe na partição disponível ou na extensão do volume.
- Se os deslocamentos específicos do sistema de arquivos apontam para locais plausíveis.
- Se as estruturas de backup estão localizadas onde o formato relevante especifica.
- Se as somas de verificação e assinaturas exigidas são válidas.
Para o FAT32, verifique os campos do BPB e a relação entre o setor de inicialização, o FSInfo e o registro de inicialização de reserva.
Para o NTFS, examine a contagem de setores do volume e as localizações dos clusters relacionados à MFT. Uma hipótese plausível $MFT O LCN, por si só, não comprova que o MFT esteja intacto.
Para o exFAT, verifique as somas de verificação de inicialização principal e de backup separadamente e confirme se os campos relevantes estão dentro dos intervalos especificados.
Etapa 5: Interprete os resultados com cuidado
Uma verificação de assinatura bem-sucedida não comprova que um volume esteja em bom estado.
Da mesma forma, uma estrutura de inicialização de backup válida não garante que todos os metadados do sistema de arquivos ou os dados do usuário permaneçam intactos.
Uma avaliação adequada deve distinguir entre:
- Um setor de inicialização legível.
- Parâmetros do sistema de arquivos estruturalmente válidos.
- Uma estrutura de backup válida.
- Um sistema de arquivos montável.
- Uma cadeia de inicialização do sistema operacional executável e completa.
Essas são condições relacionadas, mas diferentes.
O que acontece quando um registro de inicialização do volume é danificado?
Danos a um Registro de inicialização do volume pode impedir que um sistema seja inicializado ou tornar difícil identificar e montar um volume.
O impacto exato depende de quais campos ou estruturas são afetados e de como o sistema operacional os utiliza.
Danos | Resultado possível |
Problemas no código do Bootstrap | A inicialização pelo BIOS tradicional pode falhar |
BPB ou dano relacionado a parâmetros de volume | O sistema de arquivos pode não ser reconhecido ou montado corretamente |
Informações de inicialização NTFS inválidas | A interpretação do volume NTFS pode falhar |
Danos no setor de inicialização do FAT32 | As operações de montagem ou inicialização em FAT32 podem ser afetadas |
Inconsistência na região de inicialização do exFAT | A identificação ou validação do sistema de arquivos pode falhar |
Danos na estrutura principal de inicialização com um backup válido | A recuperação pode ser possível utilizando o procedimento específico do sistema de arquivos apropriado |
Danos no VBR não significam automaticamente a exclusão do arquivo
Um VBR contém informações estruturais e relacionadas à inicialização. Normalmente, ele não armazena o conteúdo de arquivos comuns do usuário.
Portanto, danos a um VBR não significam automaticamente que fotos, documentos, vídeos ou outros conteúdos de arquivos tenham sido apagados.
Por exemplo, um volume NTFS pode ter um setor de inicialização danificado, enquanto alguns ou todos os seus registros MFT e clusters de dados do usuário permanecem legíveis.
No entanto, a recuperação depende do estado das demais estruturas do sistema de arquivos, da legibilidade física do dispositivo de armazenamento e do fato de que gravações adicionais tenham ou não sobrescrito metadados importantes ou o conteúdo dos arquivos.
Um volume que não consegue inicializar ainda pode conter dados recuperáveis. Por outro lado, um VBR legível não garante que o restante do sistema de arquivos esteja íntegro.
Danos no VBR versus danos no MBR ou no GPT
Essas falhas afetam diferentes camadas de armazenamento.
- Danos no MBR: Pode afetar o código de inicialização legado ou as entradas de partição armazenadas no LBA 0 do disco.
- Danos causados pelo GPT: Pode afetar o layout das partições, os cabeçalhos GPT ou as matrizes de entradas das partições.
- Danos causados pelo VBR: Afeta a estrutura inicial relacionada à inicialização de um volume específico.
- Danos na partição do sistema EFI: Pode impedir que o firmware UEFI localize ou carregue o gerenciador de inicialização EFI do Windows.
O procedimento de reparo deve ser adequado ao componente danificado.
Por exemplo, bootrec /fixmbr reescreve o código de inicialização do MBR; não reconstrói um VBR do NTFS danificado, não repara cabeçalhos GPT nem restaura entradas de partição ausentes.
Para obter uma explicação relacionada a problemas de inicialização no nível do disco, consulte Guia do Amagicsoft sobre corrupção do MBR.
Se arquivos importantes estiverem inacessíveis, proteja os dados originais antes de tentar um reparo baseado em gravação. Evite formatar, inicializar, reparticionar ou executar comandos de reparo que modifiquem o sistema de arquivos antes de garantir um backup ou uma imagem adequada.
Conclusão
A Registro de inicialização do volume é uma estrutura no nível do volume que relaciona os parâmetros do sistema de arquivos com informações relacionadas à inicialização. Normalmente, ela está localizada no primeiro setor lógico de um volume, embora seu layout exato dependa do sistema de arquivos.
A distinção entre MBR, GPT e VBR é essencial: o MBR e o GPT descrevem os layouts das partições no nível do disco, enquanto o VBR pertence a um volume do sistema de arquivos. A inicialização pelo BIOS legado pode executar o código de inicialização do VBR, enquanto a inicialização nativa pela UEFI carrega um aplicativo EFI a partir da Partição do Sistema EFI.
Compreender as diferenças entre as estruturas de inicialização NTFS, FAT32 e exFAT também ajuda a distinguir um registro de inicialização danificado de uma corrupção mais ampla do sistema de arquivos ou da perda efetiva de dados do usuário.
Perguntas frequentes
O Registro de Inicialização do Volume é o mesmo que o Registro de Inicialização da Partição?
O VBR está sempre localizado no LBA 0?
Um disco GPT possui um registro de inicialização de volume?
O UEFI utiliza o Volume Boot Record?
O que significa a assinatura “55 AA” em um setor de inicialização?
55 AA são uma assinatura de inicialização utilizada por vários formatos tradicionais de setor de inicialização. Sua presença é um indicador estrutural útil, mas não comprova que o BPB, os parâmetros do sistema de arquivos, o código de inicialização ou as estruturas de backup sejam válidos.Onde fica o VBR de backup?
BPB_BkBootSec, geralmente o setor 6. Nos layouts NTFS, é comum que um setor de inicialização de backup seja colocado no último setor do volume nas versões mais recentes do Windows NT. O exFAT utiliza uma Região de Inicialização de Backup separada, que começa no setor 12, relativo ao volume.Um VBR danificado pode causar perda permanente de dados?
