MiniTool Partition Wizard
一、ディスク/パーティション管理ソフトについて |
一、 ディスク/パーティション管理ソフトについて
コンピュータを構成する主要な装置・機能は、演算装置、制御装置、記憶装置、入力装置、出力装置の5つに分類され、コンピュータの五大装置（五大機能）と呼ばれる。その中の記憶装置は、さらに主記憶装置（Primary Memory/Storage）と補助記憶装置（Secondary/Auxiliary Memory/Storage）に分けられる。メモリヒエラルキー（Memory Hierarchy）においては、中間に位置するメインメモリを担うRandom Access Memory (RAM)とその上に位置するCPUのキャッシュが主記憶装置とされ、下部に位置するHDDやSSDなどは補助記憶装置とされる。
PCにおいてHDDやSSDなどは、分類上補助的とか二次的と呼ばれる記憶装置ではあるものの、OSやアプリケーションなどのソフトウェアのみならず、PCのユーザが作成し、収集したデータを保存しておく装置として極めて重要な役割を担っている。それらのデータはストレージにおいて通常、1つ以上のパーティションという区画の中にファイルとして保存される。当然、パーティションを管理するツールもまた、PCにおいては重要視されることになる。
そのパーティションの作成を始め、サイズの変更や削除など様々な管理上の操作は、Windowsであれば、DiskPartコマンドや「ディスクの管理」を用い、Linuxであれば、GPartedを用いて行うことができる。確かに、基本的な操作は、これらで済ませることができるが、さらに込み入った複雑な作業（例えば、MBRディスクをGPTディスクに変換、パーティションの復元など）を行うには、別途ディスクやパーティションの管理を行う専用のソフトウェアが必要となる。
パーティション管理ソフトをwebで探せば、有料・無料を問わず、種々のソフトが見つかるが、私はMiniTool Partition Wizardを使っている。このMiniTool Partition Wizardは、機能が充実しており、「ディスクの管理」では行えないような操作も簡便に行うことができる。
このソフトは、他人にも勧めることも多いので、ここにその主な機能を概観しておくことにする。
二、MiniTool Partition Wizard
■1. MiniTool Partition Wizardとは
MiniTool Partition Wizardは、ディスクを管理し、その名が示すとおりパーティションに関する操作を行うことを中心としたソフトである。そのソフトは、カナダのバンクーバーで開発されており、安心して使用することができると考えられる。何処で作られているソフトであるかは、そのソフトが信頼できるかどうかを判断する指標の一つであることは間違いない。このソフトをインターネットに接続した状態で使用しても、PC内の情報が海外へ転送されるなどといったことはない。
PCを使用する上で、ディスク及びパーティションの管理に必要とされるほとんどの操作は、このソフトで行うことが可能である。このソフトを使えば、それらの操作はクリック一つで簡単に行うことができるのである。MiniTool Partition Wizard プロ版は、有料であるが、デモ版として試用することもできる。また、その機能の一部が制限されている無料版もあり、基本的な操作であれば、これで困ることはほぼないであろう。
公式サイトには、プロ版、無料版等の機能を比較した一覧があり、これを見ていずれを使うべきかを判断すればよいであろう。無料版であっても、必要となればいつでもプロ版にアップグレードできるので心配はない。
対応OSは、Windows XP以降、対応ファイルシステムは、FAT12/16/32 exFAT NTFS Ext2/3/4 となっている。
■2. 機能と操作
ディスク及びパーティションの管理に必要な機能はほとんど網羅されており、操作画面にある「マニュアル」をクリックするとブラウザに機能一覧が表示され、各項目をクリックすればその操作方法を知ることができる。操作をしているときに現れるウィンドウの下部にあるチュートリアルをクリックすれば、その操作のマニュアルが直接表示される。これはオンラインマニュアルであるから、インターネットに接続した状態で使用する必要がある。
図-1がディスクとパーティションを管理するメイン画面である。メニューバー、ツールバー、アクションパネル、ディスク・パーティション・ボリューム リスト、ディスクマップ、凡例バーの6つのペイン（pane：枠）から構成されている。操作の対象とするディスク又はパーティションをクリックすると、ディスク・パーティション・ボリューム リスト（以下リストと略す）のディスク又はパーティションは灰色に、ディスクマップ（以下マップと略す）のそれは黄色になり、誤操作を防ぐように区別しやすくなっている。リスト、マップどちらをクリックしても同じ操作ができる。
各ディスク又はパーティションをクリックすると、アクションパネル（以下パネルと略す）にはそれに対して実行可能な操作だけが自動的に表示される。
図-1
使用される言語は、英語・フランス語・ドイツ語・イタリア語・日本語・韓国語・スペイン語の7か国語で、メニューバーの「ビュー」の「言語」で切り替えることができる。カナダで開発されているソフトであり、当然、基本の言語は、英語・フランス語であるから、日本語が所々不自然であるのは止むを得ない。とはいえ、当たり前だが、しっかりとローカライズされているので、一部が英語のままであるといったことはない。
●① ディスクの操作
ディスクに対して実行することができる操作は、対象とするディスクを右クリックすることによっても表示させることができる。図-2は、GPTディスクを右クリックをしたところ、図-3は、MBRディスクを右クリックしたところである。操作は、必ず一旦保留され、パネルの「保留中の操作」に表示され、その内容を確認することができる。その操作が間違いないことを確認して、ツールバーの「適用」をクリックすれば、操作は完了する。操作によっては、再起動が促される場合があるので、その指示に従えばよい。直前に保留した操作だけを取り消す場合は「取り消す」を、すべての保留中の操作を破棄する場合は「破棄」をクリックする。
図-2
図-3
●② パーティションの操作
パーティションに対して実行することができる操作も、同様に、対象とするパーティションを右クリックすることによって表示させることができる。図-4は、GPTディスクのNTFSのパーティションを右クリックしたところ、図-5は、MBRディスクのNTFSのパーティションを右クリックしたとこである。通常のデータ・パーティションは、GPTとMBRで操作にほとんど違いはない。
とはいえ、GPTディスクのパーティションには、「アクティブ/非アクティブに設定」と「パーティションを論理に設定」がないことに気付いて、「なぜ？」とその理由がどうしても気になる人は、こちらをご覧ください。簡単に説明すると、MBRにはプライマリパーティションの1つにアクティブフラグを設定する領域があるが、GPTにはそのような領域がないからであり、MBRでは4つしかプライマリパーティションを作成できないため、1つの拡張パーティションを設け、その中に複数の論理パーティションを作成する必要があったが、GPTではデフォルトで128個のプライマリパーティションを作成することができるため、論理パーティションを作成可能にしておく必要がなかったからである。
ともかく、ディスクの状況、パーティションの特性などによって可能な操作は異なることになる。
図-4
図-5
●③ 主な機能
パーティションの基本的な機能・操作としては、作成、削除、フォーマット、移動/サイズ変更、拡張、結合、分割などがある。MiniToolでは、Windowsの標準ツールではできない操作がいとも簡単にできてしまう。「ディスクの管理」では、パーティションの拡張は、後方にしかも隣接した未割り当て領域がなければ、不可能であるが、このソフトにはそのような制約はまったくない。
◎ 移動/サイズ変更
「移動/サイズ変更」では、パーティションは、前方にも後方にも、そのサイズを広げることも狭めることもでき、移動させることもできる。もちろん、パーティション内のファイルはそのままである。
◎ 結合
「結合」では、2つの隣接するパーティションを1つに結合させることができる。なんと、どちらのファイルも消失させずに、これを行うのである。ただし、この「結合」は、NTFSのパーティションでなければ、おこなうことはできない。従って、FAT12/16/32のパーティションは、一旦「FATをNTFSに変換」機能を使ってNTFSに変換した後に、この操作を行わなければならない。
◎ 拡張
驚くべきは「拡張」である。この機能は、Windowsの「ディスクの管理」にもあるが、それとは完全に異なるものである。「ディスクの管理」の拡張は、前述したように後方の隣接した未割り当て領域に対してのみ行うことができる機能であるが、MiniToolの拡張は、同じディスク内であれば、隣接しない離れた未割り当て領域に対して行うことができる。それどころか、他の離れたパーティション内の空き領域を取り込むことにより、パーティションを拡張させることもできるのである。この場合も、もちろん、両パーティションのファイルに影響はない。図-6は、マニュアルにある「パーティションの拡張」の操作画面である。
図-6 （マニュアルより）
この「拡張」は、複数のHDDを搭載することができないノートPCにおいては、「移動/サイズ変更」とともに、極めて重宝な機能である。これが無料で使えるのであるから、インストールしておかない手はない。
◎ ファイルシステムチェック
便利な機能としては、「ファイルシステムチェック」がある。chkdsk.exeは、コマンドプロンプト又はPowerShellを管理者権限で開いて、chkdskコマンドを打てば実行でるが、そのような手間をかけずに「ファイルシステムチェック」をクリックするだけでそれを実行することができる（図-7）。
図-7
◎ FATをNTFSに変換・NTFSをFATに変換
「FATをNTFSに変換」は、パーティションのファイルをそのまま保持したまま、文字通り、ファイルシステムをFAT12/16/32からNTFSに変換する機能である。また、その逆の「NTFSをFATに変換」も行うことができるが、無料版では使うことができない。FATをNTFSに変換することは、Windowsのconvertコマンドでも行うことが可能であるが、その逆は不可能となっている（「Microsoft Docs」の「Windows のコマンド」の「convert」）。
◎ ディスク/パーティションの抹消
基本的な機能とは言えないが、「ディスク/パーティションの抹消」がある。独特な機能であり、有用な場面もあろう。この「抹消」は、ディスクに対しても、パーティションに対しても実行することができる。どちらの抹消であっても、同じ「ディスク/パーティションの抹消」の操作ウィンドウが現れる（図-8）。「抹消」とは、Windows上に表示されないものも含め、すべてのデータを、セクタを0又は1その他の値で埋め尽くすことによって、完全に消去し、復元不可能にすることである。データ抹消については、こちらを参照してください。
図-8 （マニュアルより）
「ディスクの抹消」を実行した結果は、図-9のようになる。GPTディスクを抹消した場合、データやパーティションはすべてなくなり、未割り当て領域のMBRディスクとなっている。これは、先頭セクタにあるMBR内のパーティション・テーブルは空白となっているが、MBR自体は残っていることを示している。GPT領域のみならず、先頭セクタのMBRも消去する、DiskPartのclean allコマンドなどの通常の抹消ツールとは異なる。
図-9 （マニュアルより）
「パーティションの抹消」を実行した場合、図-10のように、パーティションは、未割り当て領域とはならず、「未フォーマット」（RAW）となる。これは、パーティション上のデータはすべて消去されているものの、そのパーティションの位置やサイズなどを指定する値がパーティション・テーブルにそのまま残っていることを示している。このようにパーティションだけを対象にして抹消することは、DiskPartはおろか、他の抹消専用のソフトでもなかなか実行できない機能といえる。
図-10 （マニュアルより）
◎ ブータブルメディア
「ブータブルメディア」は、OSが起動しない場合、あるいはOSを起動させずに、それを使ってMiniTool Partition Wizardを起動させることができるので、非常に有用なメディアである。これを作成するには、プロ版以上のエディションでなければならない。このブータブルメディアは、Windows PE (WinPE：Windows Preinstallation Environment) ベースしたものであり、USBメモリまたはCD/DVDが対象となる。
●④ 際立つ機能
◎ MBRディスクをGPTに変換・GPTディスクをMBRに変換
「MBRディスクをGPTに変換」又は「GPTディスクをMBRに変換」機能は、ディスク内のファイルを維持したまま行うことができる。「MBRディスクをGPTに変換」するには、図-11のように対象となるディスク上で右クリックして「MBRディスクをGPTに変換」をクリックするか、パネルの「MBRディスクをGPTに変換」をクリックする。
図-11
そうすると、図-12のように、パネルの「保留中の操作」に、例えば「ディスク1をGPTに変換」と表示され、ツールバーの「適用」をクリックすれば、操作は完了する。
図-12
ところが、この機能は無料版で可能だが、OSがインストールされているMBR又GPTのディスクをそれぞれGPT又はMBRに変換するには、プロ版以上のエディションが必要である。
OSディスクがMBRである場合は、Legacy BIOSモードの起動であり、OSディスクがGPTである場合は、UEFIモードの起動である。起動プロセスが異なっており、Windowsの起動に重要な役割を担うシステムパーティションは、通常、MBRディスクでは「システムで予約済み」と、GPTディスクでは「EFIシステムパーティション」と表示され、各ファイルシステムやパーティションType IDが異なる。それぞれのシステムパーティション内の起動関連ファイルも異なる。そのため、これらの変換は、マザーボード上のNVRAM（Non-Volatile RAM）内のブートエントリの変更も含め、種々の変更を伴う。それ故、この機能を有料版でのみ行えるとするのは、妥当であろう。
◎ ディスク/パーティションのコピー
「パーティションのコピー」は、単独のパーティションを未割り当て領域にコピーするものである。図-13を見れば分かるように、「パーティションをサイズ変更してコピー」することも可能であり、未割り当て領域のどの位置にコピーするかも指定可能である。
通常は、主にデータ・パーティションのバックアップや移転などに使用される。OSのインストールされているパーティションを単独でコピーしたものを起動に使うには、ブートシーケンスを熟知していることが求められよう。マニュアルにも『正常な起動のために、「ディスクのコピー」機能でシステムディスク全体をコピーするか、「OSをSSD/HDに移行」機能でシステム起動に必要なパーティションまたはシステムディスク全体をコピーしてください。』と注意が促されている。
図-13 （マニュアルより）
「ディスクのコピー」は、ディスク全体を丸ごと他のディスクに写し取ることを指し、「クローン」（clone)又は「デュープリケート」（duplicate）と言われるものと同じである。コピー元のディスクがMBRであれば、コピー先のディスクもMBRとなり、コピー元がGPTであれば、コピー先もGPTとなるのは当然である。これについて、web上では怪しげな意見が披瀝されることもあるが、「ディスクのコピー」ないしクローンは、原則としてMBR又はGPT領域のセクタ上の情報をすべて写し取るのであるから、これは当たり前である。
ただし、コピー先ディスクがコピー元のそれよりサイズが小さいこともあれば、大きいこともあるので、図-14のように、「コピーオプション」で「パーティションをディスク全体に合わせる」を選択しておけば、コピー先ディスクにコピー元のパーティションと同じ比率でパーティションが按分配置される。
さらに、「行先ディスクのレイアウト」を見て、「選択されたパーティションを変更する」という機能を使って、各パーティションのサイズを手動で自由に変更することも可能である。この機能は、極めて有用有益である。例えば、OSが入っているディスクをそれより大きなサイズのディスクにコピーする場合、EFIシステム・パーティションのサイズは変更せずに、OSの入っているパーティションだけサイズを大きくしたいときに、それぞれのパーティションのサイズを望むサイズに調整することができる。
一般的なクローン・ソフトでは、クローン先のディスクサイズは、クローン元のそれと同じか、それより大きくなければ、クローンできない、あるいはクローンに失敗する、とされることが多いが、このMiniTool Partition Wizardでは、そのような制限はなく、心配は無用である。コピー先となるディスクのサイズが、コピー元の使用済み容量を超えてさえいれば、コピー先のサイズがコピー元のサイズより小さくても、コピーすることが可能である。
図-14 （マニュアルより）
この場合、コピーオプションで「行先ディスクにGUIDパーティションテーブルを使用する」にチェックを入れると、MBRディスクをGPT（GUID Partition Table）ディスクとしてコピーすることが可能となる。これは、前述の「MBRディスクをGPTに変換」をコピーと同時に実行するものといえる。単なるデータ・ディスクであれば、無料版でこれを行うことは可能である。しかし、OSディスクであるMBRディスクをGPTディスクにしてコピーするには、プロ版以上のエディションが必要である。
◎ OSをSSD/HDDに移行する
「OSをSSD/HDDに移行する」と上のOSディスクを「コピー」するとは、基本的に同じ機能であるが、図-15の「OSを移行する方法は？」という選択画面が「OSをSSD/HDDに移行する」では表示される。
「A」を選ぶと、OSディスク上のすべてのパーティションがコピーされるのであるから、OSディスクのコピーと同じ操作となる。
「B」を選ぶと、OSの起動に必要なパーティションのみがコピーされることなる。OSパーティション、システム・パーティション、回復パーティション等がコピーされ、単なるデータ・パーティションはコピーされないことになる。
この操作は、無料版でも実行できる。
図-15 （マニュアルより）
この操作においても、図-16のように、「行先ディスクにGUIDパーティションテーブルを使用する」を選択すれば、OSディスクがMBRであっても、GPTディスクとして移行させることができる。この操作画面は上記「ディスクのコピー」の操作画面と同じものである。この操作を行うには、コピーの場合と同様、プロ版以上のエディションが必要である。
注意しなければならないのは、OSディスクにおいて、「MBRディスクをGPTに変換」を実行した場合、「ディスクのコピー」や「OSをSSD/HDDに移行する」でMBRからGPTに変換を行った場合には、UEFIモードにしなければOSは起動しないので、UEFI BIOSの設定変更が必要になることがある、ということである。
図-16
◎ パーティションの復元
その他に、「パーティションの復元」という機能は、誤って削除してしまったり、何らかの原因で消えてしまったパーティションを復元することができるものであり、残念ながら、無料版では利用することはできない。
◎ データ復元
また、「データ復元」は、プロ・アルティメット版やビジネス向けのエンタープライズ版などでのみ利用できる。プロ・アルティメット版は、3台のPCにインストールすることが可能であり、パーティション管理ソフトでデータの復元までできるのだから、3台以上のPCを使用している人にはお得と言えるかもしれない。
■3. 留意すべきこと
●① 操作前にマニュアル読む
操作する前には、その操作に関するマニュアルには必ず目を通しておくべきである。ディスクないしパーティションに変更を加えるということは、PCにおいては重大な変化をもたらすものであり、マニュアルにはそういった操作の意味や注意点が記載されている。それらを知らずに操作したばかりに思わぬ結果となることもある。
●② 操作前にバックアップをとる
ディスクないしパーティションを変更する操作をする前には、万が一に備えて、変更する部分をバックアップしておくべきである。ディスク/パーティションに何らかの変更を加える場合には、MiniTool Partition Wizardを用いるときに限らず、必ずバックアップをとっておくべきである。予期せぬ事態が発生した場合、特に、OSの入っているディスクないしパーティションでそれが起こった場合には、取り返しのつかないことになりかねない。マニュアルでも、これは繰り返し注意喚起されている。
●③ パーティションの構造・機能を知っておく
パーティションの基本的な構造や機能を知っていなければ、このソフトを用いてパーティションに変更を加える意味を理解することも、その必要性を判断することもできないし、最適な操作を選択することもできないであろう。となれば、選択した操作によっては、期待した効果を得られないことにもなろう。書籍やwebを通じて、改めてパーティションの基本を確認しておくとよいかもしれない。拙文「フォーマット、その1～物理フォーマット」や「フォーマット、その2～論理フォーマット」も一読していただければ幸いである。
●④ MBRとGPT、Legacy BIOSとUEFIの違いを知っておく
MBRとGPTは、パーティションの指定方式が異なる。具体的には、そのタイプ、位置、サイズ等の指定の仕方が異なる。とはいえ、パーティション自体に相違はない。それ故、MBRとGPTとの相互変換は、MBRとGPTのセクタ領域の各値を読み換え、計算し直せばよいのであるから、単なるデータ・ディスクではさして問題とならない。
しかしながら、それがOSディスクとなると、ことは簡単ではない。Legacy BIOSとUEFIの起動プロセスは大きく異なっており、Legacy BIOSではMBRディスクが起動ディスクとして使用され、UEFIではGPTディスクが起動ディスクとして使用される。Legacy BIOSにおけるMBRとUEFIにおけるGPTとでは、ブートローダーもそれを保存するシステム・パーティションも異なる。その上、Legacy BIOSでは、OSディスクを優先順位の中に挙げておけば、OSは起動するが、UEFIでは、マザーボード上のNVRAMに格納されたブートエントリの第1順位にOSローダを直接指示するエントリを登録しておかなければ、OSは起動しない。
このように、OSディスクにおけるMBR・GPT変換は、OSの起動シーケンスの変更を伴い、UEFIの設定変更が必要となることもあるので、これらの相違を知っておくことが大切である。詳細については、書籍やwebサイトに目を通すほかない。例えば、「Windows 10 PC UEFI BIOS(UEFI)の役割としくみ 」や、拙文「UEFIについて」などが参考になるかもしれない。
自力でやろうとすれば、かなり面倒な作業を行わなければならないパーティションに関する操作をいともたやすくこなしてしまうMiniTool Partition Wizardは、この上なく便利でありがたいソフトである。しかし、そうであるからこそ、その扱いは慎重であることが求められるということができる。
フォーマット、その2～論理フォーマット
一、フォーマットとは 二、物理フォーマット ■1. 物理フォーマットとローレベル・フォーマット ◆(1) セクタの作成 ◆(2) ゼロフィル（Zero Fill） ■2. 両者の区別 ■3. ゼロフィル（Zero Fill）の実行 ◆(1) DiskPartによるゼロフィル ◆(2) USBフラッシュメモリにおけるCleanコマンド ■4. データの完全消去（Data Sanitization） ◆(1) DoD 5220.22-M ◆(2) Secure Erase ◆(3) 完全消去の現況 ※【追記】：水平磁気記録方式から垂直磁気記録方式へ ※【追記】：cipher.exeのデータ消去機能について ■5. セクタの再生 ■6. システムエリア（サービスエリア） 【以上、「フォーマット、その1～物理フォーマット」】 三、論理フォーマット |
三、論理フォーマット
■1. 論理フォーマットとは
物理フォーマットないしローレベル・フォーマット対して、論理フォーマット（Logical Format）がある。
論理フォーマットとは、コンピュータ等の電子機器において記録媒体にデータを読み書きできるようにするためのデータの管理・記録方式（これをファイルシステムという）を適用することをいう。従って、論理フォーマットは、厳密には、ファイルシステム・フォーマット（File System Format、Filesystem Formatとも表記される）であり、PC等で行われる「フォーマット」は、通常この論理フォーマットであるFile System Formatを指す。既に作成されているパーティションが「未フォーマット」と表示される場合の「フォーマット」は、まさにこの意味である。
また、MBR又はGPTの設定、パーティションの作成及びPBRの設定を含むファイルシステムの適用という一連の作業又はその作業によってできたものを「フォーマット」と呼ぶこともある。これは広義の論理フォーマットということができよう。例えば、Windowsのコマンドプロンプトで「DiskPart は選択されたディスクを MBR フォーマットに正常に変換しました。」と表示される場合の「フォーマット」は、この広義の論理フォーマットといえる。
PCにおいては、ファイルシステム・フォーマットによって、ストレージとして使用される記録媒体は、大きく2つに分けることができる。1つは、パーティションを前提として、その内部にファイルシステムを適用するものであり、主にHDDやSSDがそれにあたる。もう1つは、パーティションという区画を用いることなくファイルシステムが適用されるものであり、主にCD、DVD、BD等の光学ディスクがそれにあたる。
なお、パーティションとは別にボリュームという語も使われる。パーティションは個々のストレージ上の物理的な区画に焦点を当てた用語であるが、ボリュームはOSがそれらストレージをどのように管理するかといった観点から用いられる用語である。Windowsの場合、ベーシックディスクにおいては、両者は同一の対象を指すが、Windows独自のダイナミックディスクにおいては、1つのパーティション内に複数のボリュームを作成することができ、複数のストレージにまたがる領域を1つのボリュームとして扱うことも可能となる（Microsoft, 'How Dynamic Disks and Volumes Work'）。ただし、既にダイナミックディスクは非推奨となっている。Windowsにおいては、Partition Manager（Partmgr.sys）、Volume Manager（Volmgr.sys）、各File System Driver、I/O Manager等が相互に関連しつつディスクを制御・管理している。
■2. HDD・SSD等におけるファイルシステム・フォーマット
PCでは、HDD等のストレージにおいて、パーティションを作成し、そのパーティションで使われるファイルシステムというデータ管理方式を指定し、適用することがこの場合の論理フォーマットである。PC以外のHDDレコーダなどの機器では、パーティションという区画を用いない管理方式や独自の管理方式が採用されていることもあるため、PCでは他の機器で使用していたHDDの内容を認識できないことが多い。
OSによって使用可能なファイルシステムは異なり、パーティション毎に特定のファイルシステムが指定され適用されて、初めてユーザがそのパーティションにおいてファイルの書き込み・読み出しを行うことが可能となる。あらかじめどのファイルシステムを使用するのか定めて、ファイルを管理するための基本となる情報等を書き込んでおかなければ、つまり、論理フォーマットを行っておかなければ、ファイルの読み書きはできないのである。ファイルシステムには、Macであれば、HFS+、Windowsであれば、FAT32（FAT: File Allocation Table）・exFAT・NTFS（New Technology File System）、Linuxであれば、ext3・ext4などがある。1つのHDD内の複数のパーティションに対してそれぞれ異なるファイルシステムを適用することは当然可能である。
【追記】：loopについて
Linuxにおいては、GNU Partedを使うとMBRやGPT以外のパーティショニング方式を用いることも可能である。Partedでは、partition tableをdisk labelと呼び、label-typeとして、bsd、loop (raw disk access)、gpt、mac、msdos (mbr)、pc98、sun等を選択することでき、(parted) mklabelコマンドでいずれかのpartition tableを採用することができる。
ここで注意すべきは、loopである。loopは、partition tableの一つに挙がっているものの、partition tableを使用せず、ディスク全体を1つのパーティションとする方式である。partition tableを使用しないため、セクタ 0からパーティションとして使うことができる。もちろん、このディスクにWindowsがアクセスすることは不可能である。
(parted) mklabel loopとすれば、loop labelを作成することができるが、mkfs -t ext4 /dev/sdbといったように、パーティションを作成せずにディスクに直接ファイルシステムを適用する場合にも、ディスク全体が1つのパーティションとなり、loop方式となる。
(parted) printコマンド（"p"と略すことも可能）でloopディスクを表示すると、
例えば、
(parted) print
Model: ATA Hitachi XXXXXX (scsi)
Disk /dev/sdb: 3000GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: loop
Number Start End Size File system Flags
1 0.00B 3000GB 3000GB ext4
といったように表示される。（2018.9.30）
Linuxにおいては、GNU Partedを使うとMBRやGPT以外のパーティショニング方式を用いることも可能である。Partedでは、partition tableをdisk labelと呼び、label-typeとして、bsd、loop (raw disk access)、gpt、mac、msdos (mbr)、pc98、sun等を選択することでき、(parted) mklabelコマンドでいずれかのpartition tableを採用することができる。
ここで注意すべきは、loopである。loopは、partition tableの一つに挙がっているものの、partition tableを使用せず、ディスク全体を1つのパーティションとする方式である。partition tableを使用しないため、セクタ 0からパーティションとして使うことができる。もちろん、このディスクにWindowsがアクセスすることは不可能である。
(parted) mklabel loopとすれば、loop labelを作成することができるが、mkfs -t ext4 /dev/sdbといったように、パーティションを作成せずにディスクに直接ファイルシステムを適用する場合にも、ディスク全体が1つのパーティションとなり、loop方式となる。
(parted) printコマンド（"p"と略すことも可能）でloopディスクを表示すると、
例えば、
(parted) print
Model: ATA Hitachi XXXXXX (scsi)
Disk /dev/sdb: 3000GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: loop
Number Start End Size File system Flags
1 0.00B 3000GB 3000GB ext4
といったように表示される。（2018.9.30）
◆(1) パーティションの作成
ゼロフィルが行われて真っさらとなったHDDに対しては、先ず、パーティションの作成・管理方式をMaster Boot Record（MBR）かGUID Partition Table（GPT）のいずれかに決定しなければならない。これは「ディスクの初期化」とも呼ばれる（拙文「初期化について」l参照）。その後、それに基づいてパーティションの作成を行うことになる。
なお、ここで扱うパーティションは、プライマリ・パーティションという物理パーティションである。かつてMBR方式しか存在しない時代に、論理パーティション（Windowsでは「論理ドライブ」とも呼ばれ、拡張パーティション内に複数の論理パーティションを設けることができる）は、プライマリ・パーティションが4つしか設けることができないという制約から生み出されたものである。論理パーティションは、ブート・シーケンスによっては起動パーティションに使用できない場合もある。つまり、後述するように、ブートストラップ・ローダからブート・フラグがアクティブと設定されたパーティションに飛び、そのパーティションにあるOSをそのまま起動する場合には、ブート・フラグの設定はプライマリ・パーティションだけにしかできないからである（例えば、Windows XP等）。今日では、GPT方式をとれば、理論的にはプライマリ・パーティションの数は無制限である（デフォルトでは最大128個となっている）ことから、敢えて不完全な論理パーティションを利用できるようにしておく必要がないため、GPTディスクにおいて拡張パーティション及び論理パーティションは作成できないようになっている。
● MBRディスクの場合
HDDやSSDの先頭のセクタであるセクタ 0に存在するMBRは、主にOS等のプログラムを起動するためのコードを格納する領域とディスクの管理用情報を格納する領域で構成されている。
前者の領域として、Bootstrap Code Area（ブートストラップ・ローダ領域、マスター・ブート・ローダ領域、マスター・ブート・コード領域、イニシャル・プログラム・ローダ（IPL）領域などとも呼ばれる）その他が、先頭から440バイト割り当てられる。ブートストラップ・ローダは、通常、パーティション・テーブル内のアクティブとなっているパーティションを探し、そのパーティションの先頭セクタをメモリにロードして、そこにある実行可能なコードに制御を渡す役割を担う。そこから、そのままOSを起動する場合もあれば、ブート・ローダ等を介してOSを起動する場合もある。OSが起動する前に働くこの領域に着目してここにウイルスが仕掛けられることがあるので、留意しておくべきである。
後者の領域として、それに続く（アドレス、0x01B8）4バイト（DWORD）がDisk Signature（Disk Identifier、NT Signatureとも）と呼ばれるディスクを識別するための固有の値を格納し［※1］、その後の（0x01BC）2バイト（WORD）は通常使われないが、0x5A 0x5Aとするとディスクの複製が禁止される（なお、数値に前置される0xはその数値が十六進表記・十六進数であることを表す。その表記法は、プログラミング言語等によって、&Hの前置、hの後置等々、種々ある）。続く（0x01BE）64バイトにパーティション・テーブル（Partition Table）が割り当てられ、4つのエントリに各16バイトが割り当てられる。最後の2バイトがブート・シグニチャ（Boot Signature ： 0xAA55）となっている。
註※1 Disk Signature：
Disk Signature（Disk Identifier）は、MBRを作成する際などにランダムに生成され、ディスクを識別するために使用される。Windowsでは、Disk Signatureは、Mount Manager（Mountmgr.sys) によって生成され、レジストリ（HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\MountedDevices等）やBoot Configuration Database（BCD）にも記録されて、そのディスクに関する情報にアクセスするためにインデックスとして用いられる（TechNet、「Master Boot Record」）。そのため、Windowsを含めてマルチブートを構成する際には注意を要する（Disklessfun、「Tips: マルチブートするなら２段階ブート方式に統一しよう」）。
さらに、ディスクのクローンを作成したことによりPC内のあるディスクと同一のDisk Signatureを持つディスクがそのPCに接続される場合があり、Disk Signatureの競合（Disk Signature Collision）が起こることがある（Windows 7以降）。その場合「ディスクの管理」画面に「オンラインである他のディスクと署名が競合しているために、ディスクはオフラインです」との警告が出て、エクスプローラで操作することができない状態となる。そのディスクが単なるデータ用のディスクであれば、「ディスクの管理」でディスクを右クリックし、「オンライン」を選択すれば、自動的に新たなDisk Signatureが生成され、そのPCで使うことが可能となる。DiskPartのonline diskコマンドを使っても同じである。
しかし、これがWindowsのインストールされたディスクであって、PCを起動させるために使用するというのであれば、オンラインにしない方がよい。オンラインにしてしまうと、MBRに書き込まれた新たなDisk SignatureとBCDやレジストリに記録された以前のDisk Signatureとに齟齬が生じてOSが起動できないことになる。止むを得ず、あるいは誤ってオンラインにしてしまった場合の対処法としては、BCD及びレジストリに記録されている古いDisk Signatureを全て新たなDisk Signatureに手動で書き換えるという方法があるが、これはかなり厄介な作業となる。簡便な方法としては、そのディスクのBCDというハイブ・ファイルを他のWindowsのレジストリにロードして元の古いDisk Signatureを調べ（BCDハイブの「Windows Boot Manager」というElementを持つキーと同じ配下11000001キーのElement内のオフセット0x38に記録されている）、DiskPartのuniqueidコマンドで（Windows 7以降で使用可能）、「uniqueid disk id=XXXXXXXX」とその調べた値（リトルエンディアン）を入力して、元のDisk Signatureに戻すというやり方がある。これに関しては、TechNetの「Fixing Disk Signature Collisions」（Mark Russinovich）に詳細な解説がある。また、Lifewireの「What is a Disk Signature?」（Tim Fisher）も参考になる。
また、後述のGPTディスクにおいては、ディスクの識別にDisk GUIDが用いられ、そのGUIDがBCDのレジストリ･ハイブの同じ場所に登録されているため、この署名の競合（Signature Collision）はGUIDが競合する場合に発生することになろう。この場合、DiskPartのuniqueid diskコマンドは、GUIDにも対応しているので（TechNet、「Uniqueid」）、例えば、「uniqueid disk id=baf784e7-6bbd-4cfb-aaac-e86c96e166ee」と入力することになろう。
なお、USBフラッシュメモリにおいては、WindowsのグレードによってDisk Signatureの扱いが異なることに注意を要する。「フォーマット、その1～物理フォーマット」の二、の3.の(2)「USBフラッシュメモリにおけるCleanコマンド」で述べたように、DiskPartでclean（clean all）コマンドを実行した際、Windows 7では、Disk Signatureは消去されるが、Windows 10では、書き換えられるだけである。さらに、Windows 7においてUSBメモリをFATでフォーマットすると、Disk Signatureは付与されないが、Windows 10でフォーマットすれば、FATであってもFAT32と同様Disk Signatureが付与される。
Disk Signature（Disk Identifier）は、MBRを作成する際などにランダムに生成され、ディスクを識別するために使用される。Windowsでは、Disk Signatureは、Mount Manager（Mountmgr.sys) によって生成され、レジストリ（HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\MountedDevices等）やBoot Configuration Database（BCD）にも記録されて、そのディスクに関する情報にアクセスするためにインデックスとして用いられる（TechNet、「Master Boot Record」）。そのため、Windowsを含めてマルチブートを構成する際には注意を要する（Disklessfun、「Tips: マルチブートするなら２段階ブート方式に統一しよう」）。
さらに、ディスクのクローンを作成したことによりPC内のあるディスクと同一のDisk Signatureを持つディスクがそのPCに接続される場合があり、Disk Signatureの競合（Disk Signature Collision）が起こることがある（Windows 7以降）。その場合「ディスクの管理」画面に「オンラインである他のディスクと署名が競合しているために、ディスクはオフラインです」との警告が出て、エクスプローラで操作することができない状態となる。そのディスクが単なるデータ用のディスクであれば、「ディスクの管理」でディスクを右クリックし、「オンライン」を選択すれば、自動的に新たなDisk Signatureが生成され、そのPCで使うことが可能となる。DiskPartのonline diskコマンドを使っても同じである。
しかし、これがWindowsのインストールされたディスクであって、PCを起動させるために使用するというのであれば、オンラインにしない方がよい。オンラインにしてしまうと、MBRに書き込まれた新たなDisk SignatureとBCDやレジストリに記録された以前のDisk Signatureとに齟齬が生じてOSが起動できないことになる。止むを得ず、あるいは誤ってオンラインにしてしまった場合の対処法としては、BCD及びレジストリに記録されている古いDisk Signatureを全て新たなDisk Signatureに手動で書き換えるという方法があるが、これはかなり厄介な作業となる。簡便な方法としては、そのディスクのBCDというハイブ・ファイルを他のWindowsのレジストリにロードして元の古いDisk Signatureを調べ（BCDハイブの「Windows Boot Manager」というElementを持つキーと同じ配下11000001キーのElement内のオフセット0x38に記録されている）、DiskPartのuniqueidコマンドで（Windows 7以降で使用可能）、「uniqueid disk id=XXXXXXXX」とその調べた値（リトルエンディアン）を入力して、元のDisk Signatureに戻すというやり方がある。これに関しては、TechNetの「Fixing Disk Signature Collisions」（Mark Russinovich）に詳細な解説がある。また、Lifewireの「What is a Disk Signature?」（Tim Fisher）も参考になる。
また、後述のGPTディスクにおいては、ディスクの識別にDisk GUIDが用いられ、そのGUIDがBCDのレジストリ･ハイブの同じ場所に登録されているため、この署名の競合（Signature Collision）はGUIDが競合する場合に発生することになろう。この場合、DiskPartのuniqueid diskコマンドは、GUIDにも対応しているので（TechNet、「Uniqueid」）、例えば、「uniqueid disk id=baf784e7-6bbd-4cfb-aaac-e86c96e166ee」と入力することになろう。
なお、USBフラッシュメモリにおいては、WindowsのグレードによってDisk Signatureの扱いが異なることに注意を要する。「フォーマット、その1～物理フォーマット」の二、の3.の(2)「USBフラッシュメモリにおけるCleanコマンド」で述べたように、DiskPartでclean（clean all）コマンドを実行した際、Windows 7では、Disk Signatureは消去されるが、Windows 10では、書き換えられるだけである。さらに、Windows 7においてUSBメモリをFATでフォーマットすると、Disk Signatureは付与されないが、Windows 10でフォーマットすれば、FATであってもFAT32と同様Disk Signatureが付与される。
そのパーティション・テーブルの各エントリには、以下のようなパーティションの基本情報が格納されている。
| バイト オフセット | フィールド長 | 内容 |
|---|---|---|
| 0x00 | 1バイト | Boot Indicator（Boot Flagとも）と呼ばれる。この値が0x80であれば、そのパーティションがアクティブパーティションであることが示され、起動可能なパーティションとしてBIOSから認識されることになる。0x00であれば、そのパーティションは非アクティブであるとなる。それ以外の値は、無効である。0x80に設定できるのは、1つのパーティションに限られている。 |
| 0x01 | 3バイト | CHS（Cylinder-head-sector）によるパーティションの開始セクタを示す。 |
| 0x04 | 1バイト | パーティション・タイプ（Partition Type；Partition ID、System IDとも呼ばれる）を表す。この値によってファイルシステムが区別される。その値は、OSが起動時にどのファイルシステム・ドライバを読み込むかを決定するために使われるのである。 |
| 0x05 | 3バイト | CHSによるパーティションの終了セクタを示す。パーティション・テーブルのCHS値のビットアサイン（bit assignment）は少し理解しにくいが、Webページ「MBR(Master Boot Recode)の構造」（Hazymoon）の図示が分かりやすい。INT 13h（Interrupt 13h）を用いるBIOSが対応可能なCHSの範囲は、シリンダ番号は0～1023、ヘッド番号は0～255であるのに対して、かつては慣例としてセクタの番号は1から始めることになっていたため、セクタ番号は1～63となっている。そのため、理論上は、1024×256×63×512（バイト）＝8,455,716,864バイト＝8,064MiB＝7.875GiBがBIOSがアクセスできる最大の領域となるはずである（DEW Associates Corporation、「BIOS Interrupt 13h Extensions」。Hazymoon、「HDDの話」）。ところが、実際には、パーティション・テーブルのオフセット0x05の最大値は、0xFF（255）となっておらず、0xFE（254）となっている。よって、1024×255×63×512＝8,422,686,720バイト＝8,032.5MiB＝約7.84GiBがアクセス可能な最大領域となる。なぜヘッド番号の最大値が0xFEなのか、その理由については諸説あるようである（Wikipedia、「INT 13H」）。いずれにしろ、先頭から8,032.5MiBを超える位置にパーティションの最終セクタがくる場合には、この3バイトの値は意味のないものとなる。 |
| 0x08 | 4バイト | Relative Sectorsと呼ばれる。LBA（Logical Block Address[ing]）でパーティションの開始セクタを示す（リトルエンディアン：Little-Endian）。 |
| 0x0C | 4バイト | Total Sectorsと呼ばれる。パーティションの総セクタ数を示す（リトルエンディアン）。 |
オフセット0x04のパーティション・タイプは、多くの値が定義されている。主なものは、以下の通りである。
0x00は、Empty、
0x01は、FAT12、
0x04は、FAT16（16MB以上32MB未満）、
0x06は、FAT16（32MB以上4GB未満）、
0x0Bは、FAT32（CHSアドレシング対応）、
0x0Cは、FAT32（拡張INT 13h、LBA対応）、
0x0Eは、FAT16（拡張INT 13h、LBA対応）、
0x07は、NTFS、exFAT、
0x83は、ext3、ext4、
等々。
また、0xEDは、GPT Hybrid MBRを表し、0xEEは、GPT Protective MBRを表し、0xEFは、EFI Sysytem Partition（ESP）を表す。
例えば、Windowsのformatコマンドやディスク管理スナップインを使ってフォーマットする場合、FAT32を選択すると、そのパーティションの最終セクタがディスクの先頭より8,032.5MiB以内にあればCHSアドレッシングで対応可能であるため、0x0Bとなるが、8,032.5MiBを超える位置に定めることになれば、LBAで対応するしかないため、0x0Cとなる。また、FATを選択するとき、パーティションのサイズが16MiB未満であれば、FAT12で0x01となり、16MiB以上32MiB未満であれば、0x04のFAT16フォーマットとなるが、32MiB以上4,096MiB未満であれば、0x06のFAT16となる。FATを選択する場合も、そのパーティションの最終セクタが8,032.5MiBを超える位置にくることになれば、LBA対応のFAT16を示す0x0Eとなる。
MBRは、HDDやSSDのみならず、USBフラッシュメモリやSDカード［※2］等の先頭セクタにも存在し、凡そストレージ・デバイスの論理フォーマットの基準となるものということができる。
註※2 SDカード：
SDカードの容量規格には、SD（最大2GB）、SDHC（2GB～32GB）、SDXC（32GB～2TB）、SDUC（2TB～128TB）の4種があり、それぞれのファイルシステムは、SDがFAT12またはFAT16、SDHCがFAT32、SDXCおよびSDUCがexFATとされている。但し、SDカードの規格を策定し、その使用の許諾等を行っている業界団体であるSD Association (SDA) は、SDカード固有の規格仕様ゆえにSDカードをフォーマットする際に、OS付属のフォーマット・ツールではなく、専用のSDメモリカード・フォーマッターを使用することを強く推奨している（SD Association、「SDメモリカードフォーマッター」）。
SDカードの容量規格には、SD（最大2GB）、SDHC（2GB～32GB）、SDXC（32GB～2TB）、SDUC（2TB～128TB）の4種があり、それぞれのファイルシステムは、SDがFAT12またはFAT16、SDHCがFAT32、SDXCおよびSDUCがexFATとされている。但し、SDカードの規格を策定し、その使用の許諾等を行っている業界団体であるSD Association (SDA) は、SDカード固有の規格仕様ゆえにSDカードをフォーマットする際に、OS付属のフォーマット・ツールではなく、専用のSDメモリカード・フォーマッターを使用することを強く推奨している（SD Association、「SDメモリカードフォーマッター」）。
以上、TechNetの「Master Boot Record」、Wikipediaの「Master Boot Record」・「Partition type」等を参照。
図-1 実例-MBRのセクタ内容（disk editorはHxD.exeを使用。以下同じ）
【これは、OSがインストールされているディスクのMBRの例である。第1エントリの先頭セクタは、「0x80」とあり、Boot Flagが立っているので、これがアクティブパーティションであることが示され（「システムで予約済み」）、第2エントリのそれは「0x00」と非アクティブになっている。Partition Typeは、両者とも「0x07」となっているので、ファイルシステムはNTFSないしexFATである。第1エントリのStarting Sectorは「00 08 00 00」（各十六進数）となっており、リトルエンディアンであるから、0x800は十進数で2,048となり、そのTotal Sectorsは「00 20 03 00」（各十六進数）で同じくリトルエンディアンであるから、0x32000は十進数で204,800となる。従って、第1パーティションは、開始セクタがセクタ 2,048（LBA 2,048）で、サイズが204,800セクタ×512バイト=104,857,600バイト=100MiBとなる。同様に、第2パーティションの開始セクタは、「00 28 03 00」（各十六進数）、0x32800だからセクタ 206,848（LBA 206,848）で、そのサイズは、「00 38 CC 1D」（各十六進数）、0x1DCC3800だから499,922,944セクタ×512バイト=255,960,547,328バイト、約238.4GiBとなる。】
● GPTディスクの場合
GPT方式を採るディスクであっても、先頭のセクタ 0（LBA 0）には、必ずMBRが書き込まれるが、それはHybrid MBR（ハイブリッドMBR）の場合とProtective MBR（保護MBR）の場合とがある（拙文「初期化について」参照）。Windows等では通常、Protective MBRが使われる。その場合、第1エントリのパーティション・タイプは0xEE、開始セクタは0x01 0x00 0x00 0x00、総セクタ数は0xFF 0xFF 0xFF 0xFFとなる。
それに続くセクタ 1（LBA 1）には、プライマリGPTヘッダ（Primary GPT Header）が割り当てられ、デフォルトでは続くセクタ 2（LBA 2）以降セクタ 33（LBA 33）までにパーティションのエントリが割り当てられており、各セクタに4エントリ、各々128バイトが割り当てられている（Primary Partition Entry Array）。さらに、ディスク最後尾のセクタにバックアップとしてセカンダリGPTヘッダ（Secondary GPT Header）が、その前のセクタにパーティション・エントリのバックアップ（Secondary Partition Entry Array）が記録され、冗長化が図られている。
| バイト オフセット | フィールド長 | 内容 |
|---|---|---|
| 0x00 | 8バイト | シグニチャ："EFI PART"（0x45 46 49 20 50 41 52 54） |
| 0x08 | 4バイト | リヴィジョン（GPTバージョン1.0に対する改訂）（0x00 00 01 00） |
| 0x0C | 4バイト | 当ヘッダのサイズ（通常、0x5C 00 00 00：92バイト） |
| 0x10 | 4バイト | ヘッダのCRC-32チェックサム |
| 0x14 | 4バイト | 予約領域（通常ゼロ） |
| 0x18 | 4バイト | 当ヘッダの位置を示すLBA（通常、0x01 00 00 00 00 00 00 00） |
| 0x20 | 8バイト | 当ヘッダのバックアップのLBA（ディスクの最終セクタ） |
| 0x28 | 8バイト | パーティションとして使用可能な最初のLBA（Windowsでは、0x22 00 00 00 00 00 00 00：34） |
| 0x30 | 8バイト | 使用可能な最後のLBA（バックアップのエントリ・アレイの先頭セクタの1つ前） |
| 0x38 | 16バイト | Disk GUID（Disk Identifier） |
| 0x48 | 8バイト | パーティション・エントリの開始LBA（0x02 00 00 00 00 00 00 00） |
| 0x50 | 4バイト | パーティション・エントリ数（通常、0x80 00 00 00：128） |
| 0x54 | 4バイト | パーティション・エントリのサイズ（通常、0x80 00 00 00：128バイト） |
| 0x58 | 4バイト | パーティション・エントリ・アレイのCRC-32チェックサム |
続くセクタ 2以降にプライマリ・パーティション・エントリ・アレイが配置される。
| バイト オフセット | フィールド長 | 内容 |
|---|---|---|
| 0x00 | 16バイト | Partition type GUID（Partition GUID Code） |
| 0x10 | 16バイト | Partition GUID（命名規則に従って付与される） |
| 0x20 | 8バイト | 開始LBA（リトルエンディアン） |
| 0x28 | 8バイト | 終了LBA（リトルエンディアン） |
| 0x30 | 8バイト | 属性 |
| 0x38 | 72バイト | パーティション名 |
パーティション・タイプGUIDは、例えば、EFI System Partition（ESP）は、C12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93Bであるが、先頭から3グループ、4バイト-2バイト-2バイトは、リトルエンディアンであるため、セクタ上には28 73 2A C1 1F F8 D2 11 BA 4B 00 A0 C9 3E C9 3Bと並んでいる。Microsoft予約パーティション（Microsoft Reserved Partition：MSR）は、E3C9E316-0B5C-4DB8-817D-F92DF00215AE（16 E3 C9 E3 5C 0B B8 4D 81 7D F9 2D F0 02 15 AE）である。また、WindowsとLinuxはデータ・パーティションを表すGUIDとして同じID、EBD0A0A2-B9E5-4433-87C0-68B6B72699C7（A2 A0 D0 EB E5 B9 33 44 87 C0 68 B6 B7 26 99 C7）を使用している。なお、GPTでは、エントリの段階でパーティションのファイルシステムが明示されることはない。
以上、NTFS.comの「GPT - Technical Documentation」、Wikipediaの「GUID Partition Table」、MSDNの「Windows and GPT FAQ」等を参照。
図-2 実例-GPTのセクタ内容
【これは、OSがインストールされているディスクのGPTの例である。ディスク先頭のセクタ 0（LBA 0）のMBRは、その最初のパーティション・エントリのパーティション・タイプが0xEEとあるから、Protective MBRとなる。続くセクタ 1（LBA 1）の冒頭の8バイトには、0x45 v46 0x49 0x20 0x50 0x41 0x52 0x54（"EFI PART"）とあり、そのセクタがプライマリGPTヘッダであることを表す「シグニチャ」が示されている。パーティションとして使用可能な領域は、「使用可能な最初のLBA」として0x22、即ち十進数で34だから、セクタ 34（LBA 34）から、「使用可能な最後のLBA」として0x1DCF328E、即ち十進数で500,118,158だから、セクタ 500,118,158（LBA 500,118,158）までとなる。それは、Protective MBRとプライマリGPTヘッダとプライマリ・パーティション・エントリ・アレイがセクタ 33（LBA 33）まで存在し、ディスク最後尾の33セクタにバックアップのためのセコンダリGPTヘッダとセコンダリ・パーティション・エントリ・アレイが配置されているので、それらを除いた範囲となっている。】
なお、Windows 8.1以前では、USBフラッシュメモリに1つのパーティションしか設定できない仕様となっている。DiskPartで2つ目のパーティションを作成しようとすると、「仮想ディスク サービス エラー: 空でないリムーバブル ディスク上では、この操作はサポートされていません。」と表示される。MBRの場合はもとより、GPTの場合であっても（DiskPartを使えば、USBメモリもGPTにすることは可能だが）、複数のパーティションを作成することはできない。他のソフトウェアによって作成した2番目以降のパーティションは認識されることもない。しかし、Windows 10においては、複数のパーティションを設定・認識することが可能となっている。
◆(2) ファイルシステム・フォーマットの基本構成
MBRあるいはGPTに示された位置に各パーティションは作成される。そのパーティションの先頭のセクタは、Partition Boot Record（PBR）、Partition Boot Sector（PBS）、Volume Boot Record（VBR）又はVolume Boot Sector（VBS）と呼ばれる。そこにパーティションの基本情報、データを管理するためのファイルシステムに関する基本情報等が格納される。それは適用されるファイルシステムによって構成が異なり、それに基づいて各種のメタデータ・ファイル（metadata file）がパーティション内に配置されることになる。これらの設定を行うことが、まさにファイルシステム・フォーマットなのである。
PBRには、もう一つBootstrap Codeというパーティション内のある特定のプログラムを起動するコードが書き込まれる領域がある。そのプログラムは通常OSということになるが、起動すべきOSを含まない、単にデータ保存のためのパーティションでは重要ではない。
MBRを持たないフロッピーディスクの先頭セクタには、このPBRと同様の情報が記録される。パーティションという区分がないため、その領域は単にブート・セクタ（Boot Sector）と呼ばれるが、フロッピーディスク全体を一つのパーティションと捉えることもできる。なお、このブート・セクタという用語は、OS等のプログラムの起動という観点から、MBR及びPBRの総称としても用いれる（Microsoftでは、PBRだけをブート・セクタと呼んでいる）。BIOSは、先ず最初にストレージ・デバイスの先頭セクタの末尾に0xAA55があるブート・セクタを探し、そのブートストラップ・コードを実行しようとするのである。
PBRの構成はOSやファイルシステムによって異なり、OSによってはPBRを使わないものもある。
例として、NTFSとFAT32のPBRの構成を見てみる。
● NTFSのPartition Boot Record（Boot Sector)
| バイト オフセット | フィールド長 | 内容 |
|---|---|---|
| 0x00 | 3バイト | ジャンプ命令（Jump Instruction）（0xEB 52 90） |
| 0x03 | 8バイト | OEM ID（OEM Name） |
| 0x0B | 25バイト | BPB（BIOS Parameter Block；Boot Parameter Blockとも） |
| 0x24 | 48バイト | Extended BPB |
| 0x54 | 426バイト | Bootstrap Code |
| 0x01FE | 2バイト | シグニチャ（End of Sector Marker）（0x55 AA、リトルエンディアン：0xAA55） |
さらに、上記のOEM ID、BPB、Extended BPB（これらをまとめてディスク・パラメータと呼ぶこともある）の構成内容を見る。
| バイト オフセット | フィールド長 | 内容 |
|---|---|---|
| 0x03 | 8バイト | OEM ID（OEM Name）（"NTFS"、0x4E 54 56 43 20 20 20 20） |
| BPB | ||
| 0x0B | 2バイト | 1セクタあたりのバイト数（0x00 02：512） |
| 0x0D | 1バイト | 1クラスタあたりのセクタ数（0x08） |
| 0x0E | 2バイト | 予約セクタ（0） |
| 0x10 | 3バイト | 常にゼロ |
| 0x13 | 2バイト | NTFSでは不使用（0） |
| 0x15 | 1バイト | メディア・ディスクリプタ（0xF8） |
| 0x16 | 2バイト | 常にゼロ |
| 0x18 | 2バイト | 1トラックあたりのセクタ数（0x3F 00：63） |
| 0x1A | 2バイト | ヘッド数（0xFF 00：255） |
| 0x1C | 4バイト | Hidden Sectors（パーティションの先頭セクタまでのセクタ数、即ち当該パーティションの位置を表す。第1パーティションであれば、通常、0x00 08 00 00：2048） |
| 0x20 | 4バイト | NTFSでは不使用（0） |
| Extended BPB | ||
| 0x24 | 4バイト | NTFSでは不使用（シグニチャとの説明もある）（通常、0x80 00 80 00） |
| 0x28 | 8バイト | 総セクタ数（当該PBRの1セクタを除いた数である） |
| 0x30 | 8バイト | $MFT（Master File Table）の開始クラスタ番号（メタデータファイル名の前には$が付く） |
| 0x38 | 8バイト | $MFTMirr（$MFTのバックアップ）の開始クラスタ番号 |
| 0x40 | 4バイト | 1ファイル・レコード・セグメント（File Record Segment：FRS）あたりのクラスタ数（0xF6 00 00 00：246） |
| 0x44 | 4バイト | 1インデックス・ブロックあたりのクラスタ数（0x01 00 00 00：1） |
| 0x48 | 8バイト | ボリュームシリアルナンバー（フォーマット時にランダムに付与される） |
| 0x50 | 4バイト | チェックサム（NTFSでは常にゼロ） |
NTFSでは、パーティションの最後尾のセクタにPBRのバックアップが保存される（「NTFS パーティション上の NTFS ブート セクタの回復」）。
図-3 実例-NTFSパーティションのPBR
【このパーティションの場合、Hidden Sectorsは、「00 08 00 00」（各十六進数）とあるから、開始セクタはセクタ 2048（LBA 2048）である。総セクタは、「FF FF 7F 07 00 00 00 00」（各十六進数）であるから、125,829,119セクタであり、それにPBRの1セクタを加えて、512バイトを掛けると、このパーティションのサイズが、64,424,509,440バイト＝60GiBであることが分かる。$MFTの開始クラスタは、「00 00 0C 00」（各十六進数）であり、1クラスタは8セクタであるから、786,432クラスタ×8セクタ＝6,291,456セクタであり、これに2048セクタを加えれば、$MFTの開始アドレスがセクタ 6,293,504（LBA 6,293,504）であることが分かる。同様に$MFTMirrの開始アドレスは、セクタ 2064（LBA 2064）となる。】
● FAT32のPartition Boot Record（Boot Sector）
| バイト オフセット | フィールド長 | 内容 |
|---|---|---|
| 0x00 | 3バイト | ジャンプ命令（0xEB 58 90） |
| 0x03 | 8バイト | OEM ID（OEM Name） |
| 0x0B | 53バイト | BPB |
| 0x40 | 26バイト | Extended BPB |
| 0x5A | 420バイト | Bootstrap Code |
| 0x01FE | 2バイト | シグニチャ（0xAA55） |
| バイト オフセット | フィールド長 | 内容 |
|---|---|---|
| 0x03 | 8バイト | OEM ID（OEM Name）（"MSDOS5.0"：0x4D 53 44 4F 53 35 2E 30。Linuxの場合、"SYSLINUX"：0x53 59 53 4C 49 4E 55 58） |
| BPB | ||
| 0x0B | 2バイト | 1セクタあたりのバイト数（0x00 02：512） |
| 0x0D | 1バイト | 1クラスタあたりのセクタ数（0x20：32、パーティションのサイズで決まる） |
| 0x0E | 2バイト | 予約セクタ数（FAT領域の開始位置までのセクタ数） |
| 0x10 | 1バイト | FATの数（FATのコピー数）（常に、0x02：2） |
| 0x11 | 2バイト | ルートエントリ数（FAT12/16のみで使用）（FAT32ではゼロ） |
| 0x13 | 2バイト | Small Sectors（FAT12/16のみで使用）（セクタ数が16bitで表される65,536までの場合のみ設定。FAT32ではゼロ） |
| 0x15 | 1バイト | メディア・ディスクリプタ（Media Descriptor）（0xF8は、HDDを示す） |
| 0x16 | 2バイト | 1FATあたりのセクタ数（FAT12/16のみで使用）（FAT32ではゼロ） |
| 0x18 | 2バイト | 1トラックあたりのセクタ数（0x3F 00：63） |
| 0x1A | 2バイト | ヘッド数（0xFF 00：255） |
| 0x1C | 4バイト | Hidden Sectors（パーティションの先頭セクタまでのセクタ数、即ち当該パーティションの位置を表す。第1パーティションであれば、通常、0x00 08 00 00：2048） |
| 0x20 | 4バイト | FAT32の総セクタ数（Large Sectors）［※3］ |
| 0x24 | 4バイト | 1FATあたりのセクタ数（FAT32のみで使用）（PCはこの数とFATの数とHidden Sectorsの数を使って、ルートディレクトリの開始位置を定める。） |
| 0x28 | 2バイト | 拡張フラッグ（Extended Flags）（FAT32のみで使用）（通常ゼロ） |
| 0x2A | 2バイト | ファイルシステム・バージョン（FAT32のみで使用）（通常ゼロ） |
| 0x2C | 4バイト | ルートディレクトリの開始クラスタ番号（FAT32のみで使用）（通常は、0x02 00 00 00：2） |
| 0x30 | 2バイト | File System Information（FSINFO）のセクタ番号（FAT32のみで使用）（通常は、0x01 00：1） |
| 0x32 | 2バイト | バックアップ・ブート・セクタ（バックアップPBR）の位置（FAT32のみで使用）（通常は、0x06 00：6） ※【TechNetの「Boot Sector」のこのオフセットは、0x34と誤っている。】 |
| 0x34 | 12バイト | 予約領域（FAT32のみで使用）（通常ゼロ） ※【TechNetの「Boot Sector」のこのオフセットは、0x36と誤っている。】 |
| Extended BPB | ||
| 0x40 | 1バイト | 物理ドライブ番号（HDDならば、0x80） |
| 0x41 | 1バイト | 予約領域（通常ゼロ） |
| 0x42 | 1バイト | 拡張ブート・シグニチャ（通常、0x29） |
| 0x43 | 4バイト | ボリュームシリアルナンバー（フォーマット時にランダムに付与される） |
| 0x47 | 11バイト | ボリュームラベル（"NO NAME"：0x4E 4F 20 4E 41 4D 45 20 20 20 20） |
| 0x52 | 8バイト | ファイルシステム・タイプ（"FAT32"：0x46 41 54 33 32 20 20 20） |
註※3 FAT32の総セクタ数：
総セクタ数には、4バイトが割り当てられいるが、WindowsのDiskPartやMMCスナップインの「ディスクの管理」によって新たに作成することができるFAT32パーティションのサイズは、32GBが上限とされている。従って、その場合、このフィールドの最大値は、0x00 00 00 04である（67,108,864セクタ）。もっとも、他のソフトウェアで作成した32GBを超えるFAT32パーティションをWindowsで扱うことは可能である。
総セクタ数には、4バイトが割り当てられいるが、WindowsのDiskPartやMMCスナップインの「ディスクの管理」によって新たに作成することができるFAT32パーティションのサイズは、32GBが上限とされている。従って、その場合、このフィールドの最大値は、0x00 00 00 04である（67,108,864セクタ）。もっとも、他のソフトウェアで作成した32GBを超えるFAT32パーティションをWindowsで扱うことは可能である。
図-4 実例-FAT32のPBR
【FAT32の場合は、NTFSと異なり、総セクタ数にPBRの1セクタも含まれており、このパーティションの総セクタ数は、「00 00 00 04」（各十六進数）となっているから、67,108,864セクタ×512バイト＝34,359,738,368バイト＝32GiBがこのパーティションのサイズとなる。】
以上、TechNetの「Boot Sector」、NTFS.comの「NTFS Partition Boot Sector」、Wikipediaの「Design of the FAT file system」、UiUicyの「ディスクパラメータの構造」等を参照。
◆(3) クイックフォーマット
以上のような書き込みがドライブになされることによって、論理フォーマットが行われる。その場合、通常のフォーマット（Full Format）とクイックフォーマット（Quick Format）を選択できることがある。Windowsの場合、クイックフォーマットを選択すると、選択されたファイルシステムに従って、上記のMBR領域の関連する項目、PBR及びファイルシステムに関連する基本的なデータ管理情報等だけが書き込まれる。
改めて確認しておくが、パーティションを作成することとそのパーティションをある特定のファイルシステムによってフォーマットすることとは、別個の作業である。前者は、MBRないしGPTのパーティション・テーブルに必要な変更・追加がなされるだけである。後者は、主に対象となるパーティションの内部に指定されたファイルシステムが要求する基本的な管理情報等を書き込むことである。単に、パーティションを作成するときに、引き続いてファイルシステムを適用することが一般的な流れであるというにすぎないのである。
通常は、クイックフォーマットを選択することになろう。実際にクイックフォーマットがどのように行われるか、見てみる。ゼロフィルを実行し、何も書き込まれていない古いHDD（80GB）を用意した。
● MBRディスクの場合
① 先ず、このHDDに対して、WindowsのDiskPartにより、MBR領域を作成する（この操作は「ディスクの初期化」とも呼ばれる）。
DISKPART> select disk #（対象となるディスク番号）
DISKPART> convert mbr
図-5 MBR領域の作成
② 次に、パーティションのみを作成する。例として60GBと残り約16GBの2つのパーティションを作成。
DISKPART> create partition primary size=61440
DISKPART> create partition primary
図-6 MBR-パーティションのみの作成
フォーマットをせず、パーティションだけを作成した場合は、MBRのパーティション・テーブルに作成した数のエントリが書き加えられる。この場合は、2つである。しかし、それぞれのパーティションの先頭セクタには何も書き込まれない。
この状態では、MBRのパーティション・タイプの値は、0x00とはならず、Windowsにおいては0x06となっている。これがWindowsのデフォルトであろう。ただ、パーティションの開始セクタに何も書き込まれていないため、その領域はパーティションとして認識されるものの、ファイルシステムは「RAW」、「未フォーマット」、「unknown」などと表示されることになる。これは、Windowsの「ディスクの管理」スナップインの「パーティションのフォーマット」で「このボリュームをフォーマットしない」を選択した場合も同様である。
この段階で、ドライブレター（Drive Letter、ドライブ文字）を割り振らなければ、ファイルシステムは「RAW」と表示されず、オフラインとなる。ドライブレターは、ドライブやボリュームを識別するために用いられるアルファベットであり、MS-DOSやWindowsの独自のシステムで他のOSでは使用されていない。当然ながら、対象ディスクのMBRやGPT、PBR等にドライブレターを記録する所はない。Windowsのレジストリ、HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\MountedDevices内に"\DosDevices\C:"といった形式で各ドライブの文字が記録されている。
ところで、Linuxのfdiskコマンドでは、パーティションを作成する場合、パーティション・タイプをEmptyの「0」と変更・指定することが可能である（図-7）。その際、MBRのパーティション・テーブルにおいては、パーティション・タイプの値は、0x00となり、パーティションの開始セクタ・総セクタ数など他の値は書き込まれるが、パーティションの先頭セクタには何も書き込まれない。この状態では、当該パーティション領域は、WindowsやLinuxにおいて未割り当て領域と認識されることになる（図-9・10）。
図-7 fdiskで「0」
【fdiskで上記と同様の60GBと約16GBのパーティションを作成し、各パーティション・タイプをデフォルトの「83」（Linux）から前者は「7」（NTFS）に、後者は「0」に変更してみた。ご覧のように「タイプ0は多くのシステムでは空白を示します。パーティションのタイプを0にすることはおそらく賢明ではないでしょう。」と警告が表示される。それをdisk editor（図-8）、GParted（図-9）、Windowsの「ディスクの管理」（図-10）で表示したところである。】
図-8 disk editor
図-9 GParted
図-10 Windowsの「ディスクの管理」
これは、要するに、MBRにおいて、パーティションのみを作成してフォーマットをしない場合、MBRのパーティション・テーブルには、デフォルトで定められている何らかのパーティション・タイプの値を持った有効なエントリが作成されるが、当該パーティションの先頭の開始セクタ以降パーティション内には何も書き込まれないことになっている。この場合は、パーティションとして認識されるも、ファイルシステムはRAWないし未フォーマットと認識される。しかしながら、パーティション・テーブル・エントリのパーティション・タイプの値が0x00と設定されると、エントリ内の他の値が有効に設定されているとしても、そのパーティションはパーティションとして認識されることはなく、当該パーティション領域は未割り当て領域と認識されることになる。
パーティション・タイプ（パーティションID）の0x00という値は、「Empty」あるいは「空のパーティション」などと説明されるが、実際にはこの値がゼロとなると、当該エントリの他の値もゼロと同様に扱われ、OSからは当該パーティションは存在しないものと見做されることになる。
③ これらのパーティションをクイックフォーマットしてみる。それぞれファイルシステムはNTFSとFAT32とする。DiskPartでは、パーティションを作成した場合、ドライブレターを設定しなければ、「オフライン」と認識され、そのボリュームをフォーマットすることができないことがある。その場合は、先にドライブレターを割り振る必要がある。ここでは、それぞれ「V」、「W」とする。
DISKPART> select volume #（対象となるボリューム番号）
DISKPART> assign letter=v
DISKPART> format fs=ntfs quick
DISKPART> select volume #（対象となるボリューム番号）
DISKPART> assign letter=w
DISKPART> format fs=fat32 quick
図-11 MBR-フォーマット後
図-12 NTFSのPBR
図-13 FAT32のPBR
MBRのパーティション・テーブル・エントリで指定されたパーティションの開始セクタに、各々NTFSとFAT32のPBR（ブート・セクタ）が書き込まれる（図-12、図-13）。それと同時に各ファイルシステムに必要なメタデータ等が書き込まれる。これでようやく、パーティション内においてファイルの読み書きが可能となる。
● GPTディスクの場合
① WindowsのDiskPartにより、GPTディスクを作成する。
DISKPART> select disk #（対象となるディスク番号）
DISKPART> convert gpt
図-14 GPT領域の作成
このとき、セクタ 0（LBA 0）には、Protective MBRが作成され、セクタ 1（LBA 1）には、GPTヘッダが書き込まれる。セクタ 2（LBA 2）の先頭のエントリ1には、ご覧のようにMSR（Microsoft Reserved Partition、Microsoft予約パーティション）が、「パーティション管理をサポートするために」（MSDN、「UEFI/GPT ベースのハード ドライブ パーティション」）、自動的にWindowsにより作成される（128MB、Windows 10以降では16MB）。MSRは、GPTディスクでのみ使用され、「他のシステム パーティションに関する情報が格納され、この情報はMicrosoftアプリケーションで使用され」（TechNet、「UEFI ベースの推奨ディスク パーティション構成」）る特殊なパーティションである。
② 上記MBRと同様、60GBと約16GBの2つのパーティションだけを作成する。
図-15 GPT-パーティションのみの作成
セクタ 2のエントリ2・3に各パーティションのタイプGUIDや開始・終了セクタ等が追加されるだけで、実際のパーティションの開始セクタには何も書き込まれないのは、MBRの場合と同じである。その結果、パーティションの領域として認識されるが、ファイルシステムは「RAW」又は「unknown」などと表示される点も同じである。
③ それぞれファイルシステムをNTFSとFAT32として、パーティションをクイックフォーマットすると、各パーティションの開始セクタにPBRが書き込まれる。フォーマットに関してはMBRと異なる点はない。
なお、GPT fdisk［※4］やGPartedを使えば、当然ながらMSR領域を作成することなく、GPTディスクにパーティションを作成することは可能である（図-16）。しかし、Windowsで使用する、又はそれと共有する可能性のあるドライブであれば、Microsoftが「すべてのドライブに用意することをお勧めします」（「UEFI ベースの推奨ディスク パーティション構成」）と述べ、「A Microsoft Reserved partition is required on every GPT disk.」（「Create partition msr」）とも述べている以上、作成しておくのが賢明であろう。
図-16 gdisk
註※4 GPT fdisk：
Roderick W. Smithの手になるGPT fdisk（gdisk、sgdisk、cgdiskの総称）は有益なプログラムである（http://www.rodsbooks.com/gdisk/）。なかでも、gdiskは、fdiskに類似したインタラクティブなプログラムであって、LinuxのみならずWindowsのコマンドプロンプトでそのまま使用することができ、セクタ単位でGPTディスクのパーティションを作成することができる有用なプログラムである。MBRディスクをGPTディスクに変換し、MBRで使用していたOSをそのままGPTディスクに戻して、さらにマルチブートに構成するときなどに、このgdiskは重宝する。
Roderick W. Smithの手になるGPT fdisk（gdisk、sgdisk、cgdiskの総称）は有益なプログラムである（http://www.rodsbooks.com/gdisk/）。なかでも、gdiskは、fdiskに類似したインタラクティブなプログラムであって、LinuxのみならずWindowsのコマンドプロンプトでそのまま使用することができ、セクタ単位でGPTディスクのパーティションを作成することができる有用なプログラムである。MBRディスクをGPTディスクに変換し、MBRで使用していたOSをそのままGPTディスクに戻して、さらにマルチブートに構成するときなどに、このgdiskは重宝する。
図-17 Windowsにおけるgdisk
【上記サイトより入手したgdisk32.exe又はgdisk64.exeをコマンドプロプトで起動し、「\\.\physicaldrive#」（#は対象となるディスク番号）と入力する。】
◆(4) 通常のフォーマット
Windowsにおいては、クイックフォーマットではなく、通常のフォーマットを行うと、クイックフォーマットで行われる作業に加えて、パーティション内全域のセクタに対してチェックディスク（Chkdsk）が実施され、既存のデータは全て消去される。フォーマット完了は、パーティションのサイズによっては、かなりの時間を要することになる。
フォーマット時のChkdskの実行は、NTFSでは重要な意味を持つ。Chkdskによって不良セクタが検出されると、それを含むクラスタは、NTFSメタデータであるMFT（Master File Table）のエントリ8にある$BadClus（Bad-cluster file）の不良クラスタのリストに記録され、クラスタの再配置（remapping)がなされて、以後そのクラスタが再使用されることはない。これは、フォーマット時でなくとも、データにアクセスしたときにデータが読み出せず、不良セクタであることが判明した場合にも行われる。その場合、耐障害性のある（fault-tolerant）冗長ボリューム（redundant volume）であれば（RAID 1、RAID 5等）、データは回復できるが、通常のボリュームではデータは失われる。但し、データの書き込み時に不良セクタであることが明らかになった場合には、再配置が行われて代替処理された後、新たなクラスタに書き込みがなされるので、データが失われることはない。（Mark Russinovich 他、『Windows Internals Sixth Edition Part 2』、「Dynamic Bad-Cluster Remapping」 p.429、「NTFS Bad-Cluster Recovery」 pp.487-490）
もっとも、不良セクタが何時発生するかは不明であり、フォーマット時に不良セクタが発見されたとしても、その後新たに不良セクタが発生しない保証はなく、たとえそのときに不良セクタがなくとも、その後に不良セクタが発生することがあるので、フォーマット時にチェックディスクを行う必要性は必ずしも高くない。特に新しいHDDに不良セクタが存在するおそれはほとんどないので、時間をかけて通常フォーマットを行う必要はなかろう。とはいえ、古いHDDに改めてパーティションを作成する場合には、フォーマット時にチェックディスクを行っておくに越したことはない。通常のフォーマットかクイックフォーマット、いずれを選択すべきかは、時間と安全を比較衡量してその都度判断するほかない。
◆(5) 既存ファイルと両フォーマットの挙動
このように見てくると、何らかの原因でPBRが壊れてファイルシステムが正しく認識されず、「フォーマットの必要があります。フォーマットしますか？」と訊かれた場合でも、PBRは修復することが可能であることが分かる。「Tips: 強力な(?)NTFSのPBR修復法」などのWebサイトが参考になろう。その際、慌ててフォーマットをしてしまわないことである。特に、存在するファイルをゼロで上書きする通常のフォーマットを行ってしまうと、ファイルの復元の可能性は断たれてしまう。パーティション内には、上記で見た如く、PBRや$MFTなどのメタデータのバックアップが保存されており、それを利用してパーティションを修復・復元してくれるソフトがあるので、先ずそれを試してみてもよいであろう。それがうまくいかなければ、データ復元ソフトを使うことになろうか。勿論、金銭に換えがたい重要なデータが含まれているならば、何も手を加えず、データ復旧専門の業者に頼むのが最善である（おくやま電脳工房、「データ復旧のプロが見た"間違いだらけのデータ復旧"」）。
また、クイックフォーマットをしてしまった場合であっても、ファイル自体はそのまま残っているので、ほとんどのファイルは復元することが可能である。但し、NTFSを例にとると、ファイル名等を記録しているMFTはクイックフォーマットにより上書きされるため（『Windows Internals Sixth Edition Part 2』、「File Names」、pp.449-453）、データ復元ソフトを通じてファイル本体は復元することができるものの、ファイル名は復元することはできず、ファイルの種類毎に通し番号などが付されることになる。試しに、クイックフォーマットを行う前に、disk editorを使ってMFTを保存しておき、クイックフォーマットをした後にMFTを書き戻して、データ復元ソフトで復元を行ってみると、ファイル名を伴ったファイルを復元することが可能であった。
これに対し、LinuxのGPartedでは、フォーマットにクイックや通常といった選択肢はない。例えば、WindowsでNTFSにフォーマットしたパーティションにテスト用のファイルを保存したものに対して、GpartedでNTFSフォーマットを行ってみると、短時間でフォーマットは終了する。その中をdisk editorで確認すると、保存されていたファイルの消去はなされておらず、先頭セクタのPBR及びMFTのメタデータのみが書き込まれている。GPartedのフォーマットは、いわゆるクイックフォーマットである。但し、MFTの保存位置がWindowsとは異なっており、そのためテスト用ファイルの一部が上書きされていた。
Linuxのmkfsコマンドでは、オプションを使わなければ、通常のフォーマットが行われるようである。フォーマット後にセクタを確認すると、フォーマット以前に存在したファイルは全て消去され、ゼロで上書きされている。クイックフォーマットを行うには、一般的には例えば、NTFSでフォーマットする場合、
mkfs -t ntfs -E lazy_itable_init=1 /dev/sdx
とするとされるが、-Qというオプションも使えるようである。Qは、おそらくQuickの頭文字であろう。
mkfs -t ntfs -Q /dev/sdx
図-18 mkfsでクイックフォーマット
これを実行した後にセクタを確認すると、上述のGPartedでフォーマットした状態と同じ結果であった。このmkfsコマンドは、自らコードを実行しているわけではなく、各ファイルシステムを設定するプログラムを呼び出しているだけであるとされる。同じLinuxディストリビューションであれば、GPartedのフォーマットもmkfsコマンドのクイックフォーマットも同一のプログラムを実行していることになる。
なお、アプリケーションによる個々のファイルシステムへのアクセスは、実際には仮想ファイルシステム（Virtual File System、VFS）を介して行われる。仮想ファイルシステムは、「どのアプリケーションからでも、同じような手順でファイル操作（媒体へのアクセス）が行えるような、単一のインターフェイスを提供」するものであり（菅谷みどり、＠IT、「VFSとファイルシステムの基礎技術 (2/2)」）、それが「ファイルシステム共通の機能を受け持つことで、各ファイルシステムはその機能をより特化させることが可能にな」ると同時に、「ユーザーは複数のファイルシステムを統一的な方法で扱えるようにな」るのである（「VFSとファイルシステムの基礎技術 (1/2)」）。これはUNIX上で発展したもので、LinuxやWindowsなどでもコア技術として採用されているとされる。特にLinuxにおいては、「ドライバやI/Oサブシステムに対しても統一的なインターフェイスを提供している」（「同 (2/2)」）ことから、多種のファイルシステムに対応することが可能であり、近時ではNTFSの読み書きも可能となっている。
【追記】：NTFSへの変換
Windowsにおいて、使用され既にデータが存在するFAT又はFAT32のボリュームを、データはそのままに、NTFSのファイルシステムに変換することが可能である。コマンドプロプトで、convertコマンドを使うのである。（参照：Microsoft Docsの「convert」。TechNetの「ヒント: コマンド ライン ユーティリティを使用して FAT32 ディスクを NTFS に変換する」。）
例えば、
>convert d: /fs:ntfs /v
[d]には、対象となるボリュームのドライブレターを入力する。[/v]は、詳細モード（verbose mode）であり、操作中のすべてのメッセージが表示されるが、不要であれば、省略できる。
なお、このconvertを利用して変換したNTFSボリュームは、パフォーマンスにおいて当初からNTFSでフォーマットしたボリュームに劣るおそれがあるとされる。MFT等が断片化されることがあるからである。だとすれば、他のHDD等にデータのみをコピー＆ペーストし、そのボリュームをNTFSにフォーマットし直して、そこへデータをコピー＆ペーストで書き戻す方がよいであろう。このconvertコマンドは、その方法が採れない場合の非常手段と考えるべきであろう。また、NTFSにコンバートしたボリュームは、FAT又はFAT32に戻すことはできない。（2018.4.3）
Windowsにおいて、使用され既にデータが存在するFAT又はFAT32のボリュームを、データはそのままに、NTFSのファイルシステムに変換することが可能である。コマンドプロプトで、convertコマンドを使うのである。（参照：Microsoft Docsの「convert」。TechNetの「ヒント: コマンド ライン ユーティリティを使用して FAT32 ディスクを NTFS に変換する」。）
例えば、
>convert d: /fs:ntfs /v
[d]には、対象となるボリュームのドライブレターを入力する。[/v]は、詳細モード（verbose mode）であり、操作中のすべてのメッセージが表示されるが、不要であれば、省略できる。
なお、このconvertを利用して変換したNTFSボリュームは、パフォーマンスにおいて当初からNTFSでフォーマットしたボリュームに劣るおそれがあるとされる。MFT等が断片化されることがあるからである。だとすれば、他のHDD等にデータのみをコピー＆ペーストし、そのボリュームをNTFSにフォーマットし直して、そこへデータをコピー＆ペーストで書き戻す方がよいであろう。このconvertコマンドは、その方法が採れない場合の非常手段と考えるべきであろう。また、NTFSにコンバートしたボリュームは、FAT又はFAT32に戻すことはできない。（2018.4.3）
◆(6) Windowsレジストリへの記録
Windowsにおいては、ストレージ・デバイスが接続されマウントされると、前述したMBRのディスク･シグナチャ（ディスクID）、Disk GUID、パーティションのシリアルナンバーやGUID等のデバイスの情報がレジストリに記録される（Martin Brinkmann、ghacks.net、「Remove Unconnected Storage Device Information From Windows」）。
。
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\MountedDevices
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\DeviceClasses
HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Explorer\MountPoints2
HKEY_CURRENT_USER\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Explorer\MountPoints2\CPC\Volume
HKEY_USERS\<ユーザSID>\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Explorer\MountPoints2
HKEY_USERS\<ユーザSID>\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Explorer\MountPoints2\CPC\Volume
HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE\DESCRIPTION\System\MultifunctionAdapter\0\DiskController\0\DiskPeripheral
主に上記のサブキーに接続情報が記録される。ひとたびストレージが接続されると記録され、その情報は保持されることにもなる。MBR・GPTを設定し直し、パーティションを作成し直すたびに、新たなディスクIDやパーティションGUID等がそれぞれの命名規則に基づいてランダムに付与され、と同時にそれらはレジストリに記録されることになる。これは、ディスクやパーティションの管理あるいはcomputer forensicsには有用であろうが、独自にディスクやパーティションに変更を加えようとする場合には、問題が生じることもあるので注意が必要である（註※1参照）。
また、Virtual Disk Service（VDS、仮想ディスクサービス）は、「ディスクの構成、管理を行うための、統一されたインターフェイスを提供するためのサービス」であり、「ディスクの作成やフォーマット、あるいはハードウェアRAIDアダプターを管理する」ものであって、「Diskpart コマンドや [ディスクの管理] MMC スナップインは、VDS API ベースのプログラム」である（TechNet、「仮想ディスク サービス (VDS) について」）。例えば、パーティションに対して独自の操作を行っている場合に、VDSからの情報の取得要求が行われるも、そのためにパスの切断などが発生してその取得に失敗したときには、VDS Basic Providerに関し「予期しないエラーが発生しました。エラー コード: D@01010004」といったイベントが記録されることがある。このエラーは、原因が明白であるから、無視してよいであろうが、それが記録されない状態にしておく必要はあろう。
◆(7) NTFSのLog File構造とバージョン問題
【この項、正確を期すため加筆修正を行った。2017.12.8。再訂正2017.12.22】
Windows XP及びWindows Server 2003以降で使用されるNTFS（New Technology File System）は、バージョン3.1で共通である。ところが、NTFSボリュームではファイルの変更等の情報を記録する$LogFileというメタデータ･ファイルが用いられるが、Windows 8において、システムのパフォーマンスの向上を図り、Log Fileの書き込みの I/Oカウントを減らすためにLog Fileの構造が変更されている。そのバージョンは、それまでの1.1から2.0とされる。これに関する詳細な説明は、Mark Russinovichの「Windows 8 volume compatibility considerations with prior versions of Windows」（TechNet Articles）にある。（それを日本語で解説したブログは、ぼくんちのTV別館の「Windows 8以降とそれ以前のWindowsの、Diskの互換性とその注意事項について-その1」ないし「その3」にある。）
それによると、大要以下の通りである。
● 問題状況
NTFSにおいて、Windows 7以前ではLog File Service (LFS) のバージョンは、1.1であるが、Windows 8以降ではバージョン2.0が原則として用いられる。Windows 8以降のOSはいずれのバージョンにも対応しているが、Windows 7以前のOSは、LFSバージョン2.0のNTFSを認識することができない。そこで、互換性を保つために、Windows 8以降のNTFSドライバは、内蔵のストレージ・デバイスについては起動したとき、又は外部のストレージ・デバイスについては接続したときに、NTFSのパーティションのLog Fileの構造とバージョン番号をアップグレードして2.0にしてアクセスすることにし、フルシャットダウンされるとき、又は「安全な取り外し」によって当該ストレージが取り外されるときに、Log Fileの構造とバージョン番号をダウングレードして1.1にすることにしている、という。
これは実に巧妙なギミックであるが、場合によっては危ういともいえる。Windows 7以前のOSとWindows 8以降のOSをデュアルブートないしマルチブートで利用する場合に、不都合が生ずるおそれがある。
Windows 8以降で採用されるハイブリッド・ブート（Hybrid Boot、高速スタートアップ）は、デフォルトで有効となっており、通常のシャットダウンを行っても（つまり、Shiftを押しながら「シャットダウン」又は「再起動」をクリックして、「PCの電源を切る」を行わない限り）、休止状態（Hibernate）が利用され、完全なシャットダウンが行われないため、NTFSパーティションのLFSバージョンは2.0のままとなる。その後、Windows 8以降のOSとWindows 7以前のOSとをマルチブート構成にしている場合に、PCを起動すると、OSの選択画面が表示される前に、休止状態にあったOSは高速スタートアップが適用されてWindows 8以降のOSの起動準備が完了する。そのとき、他のWindows 7以前のOSが選ばれると、再起動がかかり、LFSバージョンは2.0から1.1にダウングレードされて、そのOSが起動するという手間がかかることになる。
この高速スタートアップが有効となっているデフォルトのままシャットダウンしても休止状態に入っているため、そのときに外付けのHDD等が取り外されて、Windows 7以前のOSに接続されるとNTFSパーティションは認識されないことになるので、留意が必要である。
実際に、Windows 7とWindows 10とのデュアルブート構成にしているノートPCにおいて、NTFSパーティションのLFSバージョンがどうなっているのか、fsutil fsinfoコマンドを使って確認してみる。例えば、CドライブのNTFSの情報を表示するには、コマンドプロプトで、
>fsutil fsinfo ntfsinfo C:
と入力する。
このコマンドで見ると、Windows 10でPCを起動しいる場合、Windows 10のインストールされているパーティションのみならず、Windows 7のインストールされているパーティションも、共用のデータ・パーティションも全てLFSバージョンは、2.0となっている（図-19）。
図-19 Windows 10の起動中のLFSバージョン
Window 10をシャットダウンした後の各パーティションのLFSバージョンがどうなっているかは、Windows 7でこのコマンドを使っても、LFSバージョンは表示されないので、Windows 10のインストール・メディアからコマンドプロンプトを起動して確認する。デフォルトの高速スタートアップが有効となっている場合は、Windows 10がインストールされているパーティションのみならず、Windows 7及び共有のパーティションもLFSバージョンは、2.0のままとなっている（図-20）。
図-20 Windows 10のシャットダウン後のLFSバージョン（デフォルト）
このようなデュアルブートにおいては、万が一Windows 10側に不具合が発生し、LFSを1.1にダウングレードできない事態となった場合、全てのNTFSパーティションのLFSバージョンが2.0のままとなり、Windows 7の起動に支障が生ずる。
上記TechNetの記事では、Windows 7以前のOSでLFSバージョン2.0のNTFSパーティションが接続されると、Log Fileが破損していると認識されてchkdskの実行が要求され、チェックディスク終了後に正常な状態となると説明される。しかしながら、Webには一部のファイルが失われることもあるとされている以上、かかる事態に至らないように手立てを講じておくに越したことはない。
● 対処法
先ず、高速スタートアップ（Hybrid boot）は無効にしておく。そうすれば、シャットダウンは休止状態とならず、完全なフルシャットダウンとなる。とかく問題を起こしがちな休止状態は利用しないのが賢明であろう。
コントロールパネルの電源オプションの「電源ボタンの動作の選択」から「現在利用可能ではない設定を変更します」をクリックし、「高速スタートアップを有効にする（推奨）」のチェックを外して、再起動する。
さらに、そもそもレジストリでNTFSドライバがLFSのアップグレードを行わない設定にしておくことも可能である。そうしておけば、高速スタートアップの有効・無効に拘わらず、上述の不都合は回避できる。
"regedit.exe"を起動し、下のレジストリキーに移動する。
HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control\FileSystem
右ペインでREG_DWORDの"NtfsDisableLfsUpgrade"という名のエントリを探す。なければ、DWORD値（32ビット）で新規作成する。
その値のデータを「0」以外の値（推奨は「1」）に変更して、再起動する（シャットダウンではない）。
これで、NTFSドライバは、NTFSボリュームのLog File構造とバージョン番号をアップグレードすることはない。
上記いずれかの対処を行っておけば、シャットダウン後は、Window 7や共用のパーティションだけでなく、Windows 10自身のパーティションもLFSバージョンは1.1となる（図-21）。それゆえ、Window 7を起動した場合であっても、Windows 10がインストールされているパーティションにさえアクセス可能となる。
なお、Windows 10のバージョンが上がる大きな更新があると、いずれの設定もデフォルトの状態に戻ってしまうので、注意が必要である。
図-21 Windows 10のシャットダウン後のLFSバージョン（対処済み）
なお、fsutil fsinfo ntfsinfoのコマンドラインで表示される「LFS」という頭文字語・頭字語（initialism）は、どの言葉の頭文字なのかという些細だが紛らわしい問題がある。
これまで、当文書では、LFSはLog File Structureの頭字語なのではないかと説明してきたが、やはり従前からMicrosoftで使用されてきたLog File Serviceの頭字語であるLFSとするのが無理のない自然な理解であると考える。
Windowsにおいては、LFSは、Log File Serviceを指すとされている。前掲書『Windows Internals, Sixth Edition, Part 2』の第12章、「File System」の「NTFS Recovery Support」というセクションの「Metadata Logging」という項目の中に、「Log File Service」という小項目があり（pp.479-480）、「The log file service (LFS) is...」という書き出しでLFSの説明がなされている。即ち、Log File Service（LFS）とは、Log Fileにディスクの書き込みを記録するサービスを提供するNTFSドライバに含まれるカーネルモードのルーティンであり、そのLog Fileはシステム障害が生じた場合にNTFSボリュームをリカバリするために使用されるものである、と説明されている（同書、p.440、p.479）。
上記TechNetの記事を改めて見ると、「log file structure and version」という表現が11回使用されているが、これは通常の英語の理解では、「log file」の「structure」と「log file」の「version」とをandで結合した表現である。この表現を「log file structure」とその「version」と解するのは少し無理がある。そう理解するには、「and its version」などと表現に工夫がなされている必要があろう。しかも、上記の記事では、「Log File structure」とLog Fileのみ頭文字を大文字で表記し、structureの頭文字を小文字で表記すること、あるいは全ての頭文字を小文字で表記することはあっても、「Log File Structure」と全頭文字を大文字にして一つの固有名詞句として表記することはない。また、「the new log file version」とも記述している。
NTFSにおけるLog Fileという機能の正式な名称はLog File Serviceであり、その頭字語はLFSなのである。そのLFSに構造が異なる2つが存在し、各々に1.1と2.0というバージョン・ナンバーが付されているのである。
改めて、LFSを「Log File Structure」の頭字語だと説明していた旧記載を、軽率かつ浅薄な理解であったと反省しつつ、上述の通り訂正することにする。
因みに、Windowsでは、Common Log File System（CLFS）という用語も頻繁に使用される。前掲書の同じく「File System」の章内に、「Common Log File System」という大きな独立したセクションがある（同書、pp.416-424）。Common Log File System（CLFS）については、Windowsは、ファイル又はエントリに含まれるデータ又はメタデータに加えられた変更を、「元に戻す（undo）」や「繰り返す（redo）」を行うため、又はその変更を後に有効とするために、「logging」と呼ばれる作業によって「log records」と呼ばれるデータ構造体に保存するといったloggingサービスをCommon Log File Systemを通じて提供すると説明される（同書、pp.416-417）。
その上で、「Note that although LFS and CLFS have similar sounding names, they are separate logging implementations used for different purposes, although their operation is similar in many ways.」（LFSとCLFSとは音の似通った名称であって、両者の作用は多くの点で類似しているが、両者は異なる目的に使用するために実装された別個のlogging機能であることに注意を要する。）、とわざわざ注記されている（同書、p.479）。
このLFSのバージョン問題については、Webには誤解している記述が散見され、上記TechNetのサイトの説明を改めて確認することが望まれる。
※参考：
・Microsoft. 2009. "How Dynamic Disks and Volumes Work". https://docs.microsoft.com/ja-jp/previous-versions/windows/it-pro/windows-server-2003/cc758035(v=ws.10)
・Phooen, Sonpooshi. 2015. 「初期化について」. http://blog.phooen.com/blog-entry-68.html
・TechNet Microsoft. "Master Boot Record". https://technet.microsoft.com/en-us/library/cc976786.aspx
・Disklessfun. 2016. 「Tips: マルチブートするなら２段階ブート方式に統一しよう」. http://wikiwiki.jp/disklessfun/?multipleboot
・Russinovich, Mark (TechNet Microsoft). "Fixing Disk Signature Collisions". https://blogs.technet.microsoft.com/markrussinovich/2011/11/06/fixing-disk-signature-collisions/
・Fisher, Tim (Lifewire). "What is a Disk Signature?". https://www.lifewire.com/what-is-a-disk-signature-2625851
・TechNet Microsoft. "Uniqueid". https://technet.microsoft.com/ja-jp/library/cc730793%28v=ws.11%29.aspx
・Hazymoon. 2008. 「MBR(Master Boot Recode)の構造」. http://caspar.hazymoon.jp/OpenBSD/arch/i386/stand/mbr/mbr_structure.html
・DEW Associates Corporation. "BIOS Interrupt 13h Extensions". http://www.dewassoc.com/support/bios/bios_interrupt_13h_extensions.htm
・Hazymoon. 2008. 「HDDの話」. http://caspar.hazymoon.jp/OpenBSD/misc/hdd.html
・Wikipedia. "INT 13H". https://en.wikipedia.org/wiki/INT_13H
・SD Association. 「SDメモリカードフォーマッター」. https://www.sdcard.org/jp/downloads/formatter_4/index.html
・Wikipedia. "Master Boot Record". https://en.wikipedia.org/wiki/Master_boot_record
・Wikipedia. "Partition type". https://en.wikipedia.org/wiki/Partition_type
・NTFS.com. "GPT - Technical Documentation". http://www.ntfs.com/guid-part-table.htm
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・Microsoft. 「NTFS パーティション上の NTFS ブート セクタの回復」. https://support.microsoft.com/ja-jp/help/153973/recovering-ntfs-boot-sector-on-ntfs-partitions
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・NTFS.com. "NTFS Partition Boot Sector". http://www.ntfs.com/ntfs-partition-boot-sector.htm
・Wikipedia. "Design of the FAT file system". https://en.wikipedia.org/wiki/Design_of_the_FAT_file_system
・UiUicy. 「ディスクパラメータの構造」. http://uiuicy.cs.land.to/discpara.html
・MSDN Microsoft. 「BIOS/MBR ベースのハード ドライブ パーティション」（Windows 10）. https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/windows/hardware/dn898504%28v=vs.85%29.aspx
・MSDN Microsoft. 「UEFI/GPT ベースのハード ドライブ パーティション」（Windows 10）. https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/windows/hardware/dn898510%28v=vs.85%29.aspx
・TechNet Microsoft. 「BIOS ベースの推奨ディスク パーティション構成」（Windows 7）. https://technet.microsoft.com/ja-jp/library/dd744364%28v=ws.10%29.aspx
・TechNet Microsoft. 「UEFI ベースの推奨ディスク パーティション構成」（Windows 7）. https://technet.microsoft.com/ja-jp/library/dd744301%28v=ws.10%29.aspx
・Microsoft. 2017. "UEFI/GPT-based hard drive partitions". https://docs.microsoft.com/ja-jp/windows-hardware/manufacture/desktop/configure-uefigpt-based-hard-drive-partitions
・Microsoft. 2017. "BIOS/MBR-based hard drive partitions". https://docs.microsoft.com/ja-jp/windows-hardware/manufacture/desktop/configure-biosmbr-based-hard-drive-partitions
・TechNet Microsoft. "Create partition msr". https://technet.microsoft.com/ja-jp/library/cc770438%28v=ws.10%29.aspx
・Smith, Rod. "GPT fdisk Tutorial". http://www.rodsbooks.com/gdisk/
・Russinovich, Mark et al. 2012. Windows Internals, Sixth Edition, Part 2, "Chapter 12 File Systems", pp.391-498. Microsoft Press. Washington.
・Disklessfun. 2012. 「Tips: 強力な(?)NTFSのPBR修復法」. http://wikiwiki.jp/disklessfun/?fixpbr
・おくやま電脳工房. 「データ復旧のプロが見た"間違いだらけのデータ復旧"」. http://www.den-now.com/pc-otasuke2.html
・菅谷みどり（＠IT）. 2003. 「VFSとファイルシステムの基礎技術」. http://www.atmarkit.co.jp/ait/articles/0305/20/news002.html
・Brinkmann, Martin（ghacks.net）. 2009. "Remove Unconnected Storage Device Information From Windows". https://www.ghacks.net/2009/12/05/remove-unconnected-storage-device-information-from-windows/
・TechNet Microsoft. 「仮想ディスク サービス (VDS) について」. https://blogs.technet.microsoft.com/askcorejp/2012/12/02/vds/
・Russinovich, Mark (TechNet). "Windows 8 volume compatibility considerations with prior versions of Windows". https://social.technet.microsoft.com/wiki/contents/articles/15645.windows-8-volume-compatibility-considerations-with-prior-versions-of-windows.aspx
・Microsoft Docs. 2017. "convert". https://docs.microsoft.com/en-us/windows-server/administration/windows-commands/convert
・TechNet Microsoft. 「ヒント: コマンド ライン ユーティリティを使用して FAT32 ディスクを NTFS に変換する」. https://technet.microsoft.com/ja-jp/library/ee851683.aspx
（以上閲覧日：2017年7月17日）
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（以上閲覧日：2017年7月17日）
■3. 光学ディスクのファイルシステム・フォーマット
光学ディスクは、成形時に物理フォーマットないしローレベル・フォーマットが施され、一般のユーザがそれを変更することは不可能な記録媒体である。ユーザが光学ディスクに対して行うことのできるのフォーマットは、論理フォーマット、つまりファイルシステム・フォーマットのみである。
光学ディスクにおいては、パーティションといった区画が存在せず、1つのディスクに対して1つのファイルシステムのみが適用されるため、HDDのようにパーティションの作成方式を定めるだけで未だパーティションを作成していない状態にする「初期化」とパーティションを作成してそれぞれにファイルシステムを適用する「フォーマット」を区別する必要がないことから、「フォーマット」は「初期化」と呼ばれることもある。
PCにおいて用いられる光学ディスクのファイルシステム・フォーマットは、主にCompact Disc File System（CDFS）とUniversal Disk Format（UDF）の2つが使われている。
◆(1) Compact Disc File System（CDFS）
Compact Disc File System（CDFS）という規格は、ISO 9660として標準化されている（Wikipedia、「ISO 9660」）。これは、1988年にISOで標準化されたもので、当然ながら当時はCD向けであったが、その後DVDやBDにも用いられている。これには様々な拡張規格があり、Windowsでは、ファイル名形式につき8.3形式（名前は最大8文字、拡張子は最大3文字で表記される）から最大32文字のファイル名を使えるようにしたJolietという拡張規格が用いられる（MSDN、「Disc Formats」）。
ISO 9660で書き込む場合、通常はディスク・アット・ワンス（Disc at once）という記録開始を表すリードインから記録終了を表すリードアウトまでを1回で書き込む方式がとられる。この方式だとディスクに容量が余っていたとしても追記することはできないが、最も互換性が高くほとんどの機器で読み取ることができるようになる。
しかし、この方式はCD-Rにとって無駄が多すぎることから、ライティングソフトによって、トラック・アット・ワンス（Track at once）やセッション・アット・ワンス（Session at once）などトラックやセッションごとにリードイン・リードアウトを書き込み、追記を可能にする方式がとられるようになった。但し、それらの方式はライティングソフト固有のものであるため、同じライティングソフトがなければ、読み取ることも追記することもできない。従って、最終的にはファイナライズ（Finalize）という共通の処理を施して読み取り専用のディスクにすることによって、互換性を高めることになる。
◆(2) Universal Disk Format（UDF）
ISO 9660に代わるファイルシステムとして、Universal Disk Format（UDF）が1995年に策定され、ISO/IEC 13346として規格化された。（Wikipedia、「ユニバーサルディスクフォーマット」）。
これには、UDF 1.01（1995年）、UDF 1.02（1996年）、UDF 1.50（1997年）、UDF 2.00（1998年）、UDF 2.01（2000年）、UDF 2.50（2003年）、UDF 2.60（2005年）のバージョンがある（小町 祐史、「一連のUDF (Universal Disc Format)に対応するJISの整備」）。UDF 1.50でファイナライズの必要のないパケットライトに対応するようになった。このフォーマットを使えば、CD-RやDVD-Rであってもデータの書き込みや読み取りが随時可能となるが、データを削除した場合、その部分は空き容量として復活することはなく、書き込み不可となって空き容量は減っていく。これはCD-RWやDVD-RWも同様であり、ただCD-RWやDVD-RWは記録したデータを一括消去し、フォーマットし直して繰り返し記録することが可能である（約1,000回とされる）。
このUDFが、Windowsでは、「ディスクの書き込み」を行う際に、「USBフラッシュドライブと同じように使用する」（ライブファイルシステム）を選択すると適用されるフォーマットである。
また、UDF BridgeというUDFとISO 9660の両方を兼ね備えたフォーマットがあり、UDFに対応していない機器でもISO 9660によって読み出すことができる。Windowsで「CD/DVDプレイヤーで使用する」（マスター）を選択すると、このUDF Bridgeが適用される。この場合のUDFは1.02だとされる（ウェブノコエ、「ディスクアットワンス方式・ISO9660でCD/DVDに書き込む」）。
なお、CD-R、DVD-R、BD-Rは、フォーマットの書き直しが不可能であるから、いずれかのフォーマットが既に適用されていれば、当然他のフォーマットで使用することはできない。CD-RW、DVD-RW、BD-REは、フォーマットの書き直しが可能であるから、どのフォーマットでも繰り返し使用できるが、PC以外の機器によっては対応していないディスクがあるので注意する必要がある。
【追記】：DVD-RAMのフォーマット
DVD Forumが策定したDVD規格の中でDVD-RAMは、他のDVD等と大きく異なる点がある。DVD-RAM以外のDVDやCD、BDその他の一層式の光学ディスクは、内周から外周に向かって螺旋状（渦巻き状）にトラックが配置されているのに対して、DVD-RAMは、同心円状にトラックが設けられているのである（日立製作所 加藤 和利、CQ出版『TRY!PC』1999年9月号、「DVD-RAMの仕組み」）。DVD-RAMは、その先頭セクタが内周にあり、セクタ0が外周にあるHDDとは逆であるが、トラック構成はHDDと似ている。そのためであろうか、フォーマットは主にUDFが使われるが、Windowsでは特にFAT32も適用可能となっている。
DVD-RAMは、CD-RWやDVD-RWなどのリリコーダブル・ディスク（Re-recordable Disc、再記録可能ディスク）と異なり、ファイルを削除した場合、再度書き込み可能な領域として利用することができる。つまり、文字通りリライタブル・ディスク（Rewritable Disc、書き換え可能ディスク）であって、ファイルを削除すれば空き容量はその分増加することになる。（2018.9.6）
DVD Forumが策定したDVD規格の中でDVD-RAMは、他のDVD等と大きく異なる点がある。DVD-RAM以外のDVDやCD、BDその他の一層式の光学ディスクは、内周から外周に向かって螺旋状（渦巻き状）にトラックが配置されているのに対して、DVD-RAMは、同心円状にトラックが設けられているのである（日立製作所 加藤 和利、CQ出版『TRY!PC』1999年9月号、「DVD-RAMの仕組み」）。DVD-RAMは、その先頭セクタが内周にあり、セクタ0が外周にあるHDDとは逆であるが、トラック構成はHDDと似ている。そのためであろうか、フォーマットは主にUDFが使われるが、Windowsでは特にFAT32も適用可能となっている。
DVD-RAMは、CD-RWやDVD-RWなどのリリコーダブル・ディスク（Re-recordable Disc、再記録可能ディスク）と異なり、ファイルを削除した場合、再度書き込み可能な領域として利用することができる。つまり、文字通りリライタブル・ディスク（Rewritable Disc、書き換え可能ディスク）であって、ファイルを削除すれば空き容量はその分増加することになる。（2018.9.6）
◆(3) ISOイメージ（ISO image）
ISOイメージ・ファイルは、光学ディスクに書き込まれるファイルやファイルシステムなど全ての情報が正確に写し取られて1つにまとめられたものである。このファイルシステムには、ISO 9660のファイルシステムだけでなく、UDFのファイルシステムも含めることができる。ISOイメージ・ファイルを書き込むときに、ファイルシステム・フォーマットが行われると捉えることができる。それゆえ、CD-RやDVD-Rなどは、未フォーマットの状態でなければ、ISOイメージを書き込むことはできない。
ISOイメージ・ファイルは、勿論光学ディスクに書き込むものであるが、それ以外の方法で使用することも可能である。ISOイメージをUSBメモリ等に書き込むこと、あるいはISOイメージが書き込まれたディスクとして仮想光学ドライブをPCにマウントすることを可能にするソフトウェアがある。Webにはそのようなフリーウェアがいくつもあり、利用している人も多い。
※参考：
・Wikipedia. 「ISO 9660」. https://ja.wikipedia.org/wiki/ISO_9660
・MSDN Microsoft. "Disc Formats". https://msdn.microsoft.com/ja-jp/library/windows/desktop/aa364836%28v=vs.85%29
・Wikipedia. 「ユニバーサルディスクフォーマット」. https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%A6%E3%83%8B%E3%83%90%E3%83%BC%E3%82%B5%E3%83%AB%E3%83%87%E3%82%A3%E3%82%B9%E3%82%AF%E3%83%95%E3%82%A9%E3%83%BC%E3%83%9E%E3%83%83%E3%83%88
・小町 祐史（国士舘大学）. 「一連のUDF (Universal Disc Format)に対応するJISの整備」. http://www.y-adagio.com/public/confs/miscel/oit/doc1_3.pdf
・ウェブノコエ. 2017. 「ディスクアットワンス方式・ISO9660でCD/DVDに書き込む」. http://www.review-rank.net/?p=4512
・加藤和利（日立製作所）. 1999. CQ出版『TRY!PC』1999年9月号. 「第2特集 急速な普及を始めたDVDの世界」, 「第1章 UDFの詳細とWindowsにおけるDVDの制御方法」, 「DVD-RAMの仕組み」. http://www.cqpub.co.jp/try/1999-9/toku2-1.htm
（以上閲覧日：2017年7月23日）
・Wikipedia. 「ISO 9660」. https://ja.wikipedia.org/wiki/ISO_9660
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（以上閲覧日：2017年7月23日）
【⇒「フォーマット、その1～物理フォーマット」】
