MBR

디지털 세계에서 데이터 저장은 핵심적인 요소입니다. 그리고 그 핵심 중 하나가 바로 파티션 테이블입니다. 파티션 테이블은 컴퓨터가 하드 드라이브에 데이터를 어떻게 저장하고, 어떻게 접근할지 결정하는 방식을 정의합니다. 파티션 테이블 더 알아보기

그 중에서도 MBR(Master Boot Record)은 가장 초기에 개발되어 오랜 기간 동안 컴퓨터의 주요 저장 장치인 하드 드라이브를 관리하는 데 널리 사용되어 왔습니다.

MBR 이란

MBR(Master Boot Record)은 하드 디스크나 다른 저장 장치의 첫 번째 섹터에 위치한 부트 로더와 파티션 테이블 정보를 담고 있는 중요한 구조입니다. 이는 컴퓨터가 부팅될 때 운영 체제를 로드하는 역할을 수행하며, 디스크의 파티션 구성 정보를 저장하고 있습니다.

MBR은 오래 전부터 사용되어 왔으며, 특히 소규모 디스크와 간단한 파티션 구성에서 잘 작동합니다. 그러나 대용량 디스크를 지원하거나 복잡한 파티션 구성을 관리해야 하는 경우에는 GPT(GUID Partition Table)와 같은 더 최신의 파티션 테이블 구조가 더 적합합니다. GPT 더 알아보기

MBR은 1983년에 IBM에 의해 도입된 방식으로, 아직도 많은 디스크에서 사용되고 있습니다. 그러나 MBR의 주요 단점은 2TB 이상의 디스크를 지원하지 못한다는 것입니다. 이는 MBR 구조가 32비트로 디스크 섹터를 주소지정하기 때문에, 2^32 x 512바이트 즉, 2TB가 최대 용량이 됩니다. 또한, MBR은 최대 4개의 주 파티션만 지원하므로, 더 많은 파티션을 만들고 싶을 때는 확장 파티션을 만들어 그 안에 논리 파티션을 추가해야 합니다.

그럼에도 불구하고 MBR은 그 간결함과 호환성 때문에 아직도 광범위하게 사용되고 있습니다. 그러나 최신 컴퓨팅 환경에서는 MBR의 한계가 점차 뚜렷해지고 있으며, 이를 해결하기 위한 대안으로 GPT가 주목받고 있습니다.

MBR의 기능

MBR은 다음과 같은 저장 장치의 기본적인 파티션 관리를 수행합니다.

물리적 저장 공간의 논리적 분할

저장 장치의 물리적 공간을 논리적으로 분할하여, 각 파티션을 별도의 드라이브처럼 사용할 수 있도록 합니다.

MBR은 하드디스크와 같은 저장장치의 실제 물리적 공간을 논리적으로 분할합니다.
이런 논리적 분할된 영역을 파티션이라 하며, 각 파티션은 별도의 드라이브와 같이 독립적으로 사용할 수 있습니다.
분할 방식에 따라 주 파티션, 확장 파티션 등을 만들 수 있습니다.

파티션의 위치 지정

파티션의 시작 섹터 번호와 종료 섹터 번호를 사용하여, 파티션에 저장된 데이터를 찾을 수 있도록 합니다.

MBR에는 각 파티션의 시작 섹터 번호와 종료 섹터 번호가 기록됩니다. 예를 들어 파티션1은 섹터 63부터 섹터 259까지 사용하는 것으로 정의할 수 있습니다.
이러한 섹터 범위 정보를 바탕으로 운영체제는 특정 파티션에 속한 데이터의 물리적 위치를 정확하게 찾을 수 있습니다.
각 파티션은 독립적인 드라이브처럼 사용자에게 노출되므로, 시스템 입장에서 물리적 저장 공간을 유연하게 분할 및 할당할 수 있습니다.

파티션 파일 시스템 관리

파티션 유형을 사용하여, 파티션에 사용할 수 있는 파일 시스템을 지정합니다.

파일 시스템에는 FAT, FAT32, NTFS, ext2, ext3, ext4 등 다양한 종류가 있는데, 각각 데이터 저장 방식과 제약 사항이 다릅니다.
MBR에서는 파티션 생성 시 파일 시스템 ID 필드에 파일 시스템의 코드 번호를 저장합니다. 예를 들어 NTFS는 파일 시스템 ID 7을 가지고 있습니다. 운영체제는 이 정보를 바탕으로 특정 파티션이 어떤 파일 시스템인지 알 수 있습니다.
파일 시스템을 잘못 지정하면 해당 파티션이 제대로 마운트되지 않을 수 있습니다. 따라서 MBR은 적절한 파일 시스템 관리를 통해 데이터 무결성과 호환성을 보장하는 것이 중요합니다. 이는 저장 장치를 효율적으로 사용하기 위한 기본적인 기능이라고 볼 수 있습니다.

MBR의 구조

MBR은 다음과 같이 부트 코드, 파티션 테이블 그리고 시그니처로로 이루어져 있습니다.

부트 코드(Boot Code)

부트 코드(Boot Code)는 컴퓨터가 부팅될 때 실행되는 코드로, 디스크의 첫 번째 섹터에 위치합니다. 이 코드는 BIOS(또는 UEFI)로부터 제어를 받아, 하드 디스크의 MBR을 읽고 파티션 테이블을 분석합니다. 그리고 나서, 부트 로더를 찾아 실행하는 역할을 합니다. 이 부트 로더는 대개 운영 체제의 커널을 메모리로 로드하고 실행하는 역할을 합니다. 부트 코드는 총 446바이트의 공간을 차지합니다.

파티션 테이블(Partition Table)

파티션 테이블(Partition Table)은 디스크의 각 파티션에 대한 정보를 포함하며, 총 64바이트의 공간을 차지합니다. MBR은 최대 4개의 파티션 정보를 저장할 수 있으며, 각 파티션 정보는 16바이트씩 차지하게 됩니다. 파티션 테이블에는 다음과 같은 정보가 포함됩니다.

파티션 유형(Partition Type): 파티션의 유형을 나타내며, 사용되는 파일 시스템(예: FAT32, NTFS 등)을 지정합니다.
파티션 시작 섹터 번호(Partition Starting Offset): 파티션의 시작 섹터 번호를 나타내며, 이는 파티션의 물리적 위치를 지정합니다.
파티션 종료 섹터 번호(Partition Ending Offset): 파티션의 종료 섹터 번호를 나타내며, 이는 파티션의 크기를 결정합니다.

시그니처(Signature)

MBR(Master Boot Record)의 시그니처는 MBR의 유효성과 끝을 확인하는 역할을 합니다. 이는 항상 0xAA55라는 값을 가지며 2바이트의 공간을 차지합니다.

컴퓨터가 부팅될 때, BIOS 또는 UEFI는 첫 번째로 디스크의 첫 섹터를 읽어 MBR을 로드합니다. 이후 시그니처 값을 확인해 MBR의 유효성을 검증합니다. 만약 시그니처 값이 0xAA55가 아니라면, BIOS 또는 UEFI는 이 디스크를 부팅 가능한 유효한 디스크로 인식하지 않습니다.
따라서, 시그니처는 MBR의 정상적 구성과 디스크의 부팅 가능 상태를 확인하는 중요한 역할을 합니다. 이는 매직 넘버 또는 부트 시그니처라고도 불립니다. 이를 통해 운영 체제는 MBR의 끝을 인식하고, 디스크의 파티션 구성을 파악하여 부팅 프로세스를 진행할 수 있습니다.

MBR의 장단점

MBR은 그 구조의 간결함과 최대 4개의 부팅 가능한 파티션을 지원하는 것이 큰 장점이지만 2TB 이상의 대용량 디스크와 다수의 파티션을 지원하지 못하며, 복잡한 운영 체제의 부팅 로더를 저장하는데 제한이 있다는 점은 저장 장치로서 치명적인 단점입니다.

현재 대부분의 운영 체제는 GPT를 지원하므로, 새로운 하드 디스크를 구입하거나 기존 하드 디스크를 포맷할 때는 GPT를 사용하는 것이 좋습니다.

장점

간단한 구조: MBR의 가장 큰 장점 중 하나는 그 구조의 단순함입니다. MBR은 디스크의 첫 섹터에 위치하며, 부트 코드, 파티션 테이블, 시그니처 등을 포함하고 있습니다. 이 간결한 구조는 MBR의 구현과 관리를 간편하게 만들어줍니다.
부팅 가능한 파티션: MBR은 최대 4개의 주 파티션을 지원하며, 이 중 하나를 활성화하여 부팅 가능한 운영 체제를 선택할 수 있습니다. 이는 사용자가 여러 운영 체제를 설치하고 관리할 수 있게 해줍니다.

단점

용량 제한: MBR의 가장 큰 단점 중 하나는 디스크 용량에 대한 제한입니다. MBR은 최대 2TB의 디스크 용량만을 지원할 수 있습니다. 따라서, 2TB를 초과하는 대용량 디스크를 사용하는 경우에는 MBR 방식이 아닌 GPT(GUID Partition Table) 방식을 사용해야 합니다.
파티션 수 제한: MBR은 최대 4개의 주 파티션만을 지원합니다. 이로 인해 다중 운영 체제를 설치하거나, 다수의 데이터 파티션을 생성하고 관리하는데 제한이 있을 수 있습니다.
부팅 로더 한계: MBR에는 부팅 로더가 저장되어 있으며, 이 부팅 로더는 운영 체제를 시작하는데 필요한 코드를 포함하고 있습니다. 그러나 MBR 방식에서는 이 부팅 로더의 크기에 제한이 있어, 일부 복잡한 운영 체제의 부팅 로더를 저장하는데 문제가 발생할 수 있습니다.