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[原创] 全球首发!【技术实战】在exFAT分区中安装并启动Windows系统

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发表于 2017-6-12 19:42:01 | 只看该作者 回帖奖励 |正序浏览 |阅读模式
本帖最后由 朱玛12345678 于 2022-12-31 16:41 编辑
你知道吗?早在遥远的2010年,微软就已经引入exFAT启动了。
早期的时候微软只将exFAT文件系统应用于数据存储卷,后来随着Windows 8操作系统在启动技术的革新上为其带来了可启动exFAT卷特性使引导系统成为了可能。

这是Windows系统中的一个不为人知的隐藏功能,就连微软官方也从未提及过任何相关信息。在此之前大家普遍认为exFAT不能用作系统盘运行系统,但现在这都将成为历史。
早在多年前我就发现了并专门针对这个做了大量的研究与测试,其中解决了不少小问题但也遇到了一个始终无法解决的大问题,而就在前段时间我彻底攻克了exFAT启动Windows系统的最大难题,从而宣告正式将其应用于日常使用环境。
而这次我决定首次对外公开发布完整的超详细图文安装教程,从而揭开这一神秘而又惊奇的新功能。

个人日用主力机磁盘分区预览截图


exFAT带来的新特性
优化卷位图管理及页块分配,提高闪存类存储介质读写速度
无卷日志纪录,减少闪存读写操作次数以延长其使用寿命
无权限管理机制默认即为最高权限,管理系统文件不再报权限不足错误
Windows To Go配合Mac和Linux等平台拥有更强的交互能力以及更为广泛的兼容性
允许分配更大的簇以提升IO性能
支持TFAT保护机制(仅Win8)
支持ECC校验和(仅元数据)

注意事项
exFAT启动仅支持Windows 8及以上版本的系统,Windows 7及以下版本的系统不支持exFAT启动不用再去试了。
exFAT安装并启动Windows系统建议配合固态硬盘或U盘等闪存盘使用,传统的机械硬盘除非特别有需要否则并不推荐。
为保证启动效率建议2016年及以前生产的电脑优先使用Legacy引导,2017年及以后生产的电脑优先使用UEFI引导,旧电脑UEFI引导启动时间普遍会比BIOS略长(新电脑则会正好相反,对于处在临界点的电脑需要自行测试才能确定结果),如果要使用UEFI引导建议关闭安全启动(虽然不关也能完成启动,但会显著降低启动效率)。
为保证启动效率以及系统版本兼容性,建议以传统模式安装系统,如果一定要使用VHD(X)模式安装系统(较慢)请参考:http://bbs.wuyou.net/forum.php?m ... 14354&mobile=no
对于无ESP单分区exFAT UEFI启动方案可参考此帖:http://bbs.wuyou.net/forum.php?m ... 09768&mobile=no
对于FAT12/16/32文件系统启动各版本Windows系统可参考此帖:http://bbs.wuyou.net/forum.php?m ... 14470&mobile=no
高版本的64位系统还需要手动替换一次已签名的exFAT驱动(适用于Win8 RTM到Win10 v1909,对于Win10 v2004及更高版本的系统则不再需要替换驱动),否则启动时间就会非常长(实测Win10不替换驱动开机两个小时,替换驱动开机20秒),对于32位系统则都没有这种问题,该问题的具体原因可参阅:http://bbs.wuyou.net/forum.php?m ... 14353&mobile=no
高版本的系统启动时间总会比低版本的系统略长,对于特别在意开机速度,对这个有强迫症的同学请使用低版本系统启动(目前已知最低7777)。
虽然exFAT在启动时间上可能会稍长一点,但在进入系统后的运行速度并不慢。
实际上这是Windows启动管理器对exFAT启动的优化不到位导致的,不过倒是可以用一种特殊方法来加速启动。
本帖以x64架构的平台为基准,提供的已签名exFAT驱动仅适用于x64系统,对于特殊的Win10 ARM64系统请使用专用驱动:http://bbs.wuyou.net/forum.php?m ... 15255&mobile=no
对于基于ARM32平台的Windows RT系统请使用专用驱动:http://bbs.wuyou.net/forum.php?m ... 20563&mobile=no
对于Windows PE系统盘X盘使用exFAT文件系统,请参考此教程:http://bbs.wuyou.net/forum.php?m ... 21466&mobile=no
目前已确认仅Windows 11 v22H2存在exFAT引导Bug会导致系统启动阶段bfs.sys蓝屏,若想解决此问题请参考:http://bbs.wuyou.net/forum.php?m ... 32667&mobile=no
对于使用ReFS文件系统启动各版本Windows系统可参考此帖:http://bbs.wuyou.net/forum.php?m ... 26202&mobile=no

安装思路
由于微软的Sysprep一直都存在一个Bug,因此原版系统直接安装到exFAT分区在启动时会卡在系统OOBE界面报错无法完成初始化。
而正确的安装方法是先在NTFS分区中安装好系统并手动完成OOBE初始化阶段进入桌面,之后在WinPE下将整个系统打包备份为WIM或ESD文件后(不能使用GHOST)再解压释放到exFAT分区中启动即可。
对于已经安装好且现有能用的系统,可以直接在WinPE下备份WIM/ESD后将原NTFS卷格式化为exFAT再释放系统文件即可测试启动,如果遇到了问题也可以手动完全还原回测试之前的状态。

准备工具
MSDN原版系统下载:http://msdn.itellyou.cn
微PE工具箱下载:http://www.wepe.com.cn/download.html
64位系统专用exFAT驱动:
论坛直接下载: exFAT驱动.zip (1.77 MB, 下载次数: 1788)
http://bbs.c3.wuyou.net/forum.php?mod=attachment&aid=Mzk1NDIzfGZlNzc1MGM3ZWYyZDZjYTNiY2M5OTIyMjYyM2M1ZWRlfDE3MzI1NTAxNzk%3D&request=yes&_f=.zip

腾讯微云下载:http://share.weiyun.com/5Cw73QR

百度网盘下载:http://pan.baidu.com/s/11DIj4vTvE6lA-Ah7NhZKdQ

操作步骤
1、下载要安装的Windows系统镜像,这里以使用最新的Windows 10 v1903 64位版本为例,如果已经下载可跳过此步。
建议选择最新版的Windows系统,它能够原生支持exFAT+VHD(X)启动。

2、下载Windows PE维护系统,这里以使用最新的微PE工具箱 v2.0 64位版本为例,如果已经下载可跳过此步。
建议选择最新版的微PE工具箱,它能够原生支持NVMe磁盘。

3、全部下载完成后会得到如图三个文件,注意不要把这些文件放在系统盘(以下均简写为C盘)内。

4、打开你下载的WePE.exe安装包文件,如果手头有可用的U盘建议右下角点击安装到U盘,没有的直接安装到硬盘即可,如果已经安装到硬盘或制作过U盘启动盘的可跳过此步。
制作启动盘时可根据自己的需要调整方案和设置,如果没有异议或看不懂的直接以默认方式一键安装即可。

5、在电脑开机时快速连按主板的快捷启动键显示选择带有U盘名的启动项并回车启动,或者通过硬盘开机启动菜单↑↓选择带有Windows PE的启动项并回车进入,如图现在将进入PE桌面。
对于U盘启动问题各主板厂商预设的快捷键不同,具体请自行百度或者自己挨个试。

6、找到你下载的.iso系统镜像文件,右键装载或者直接双击该文件即可快速挂载为虚拟光驱。
对于已经安装好且现有能用的系统可跳过6-13步,直接从第14步开始操作。

7、备份转移好C盘内重要文件,然后运行PE桌面上的“Windows安装器”,在“安装磁盘的位置”处确定选择为“C盘”,点击右侧的"F"按钮打开格式化窗口,确定“文件系统(F)”选择为“NTFS”,“分配单元大小(A)”选择为“4096字节”,点击“开始(S)”格式化等待完成后确定“关闭(C)”。

8、定位到“选择包含Windows安装文件的文件夹”项点击“选择”按钮,在弹出窗口中找到刚才挂载的“虚拟光驱盘符:\sources\install.wim”文件并点击“打开”按钮完成选择。定位到“选择引导驱动器”项点击“选择”按钮将弹出打开窗口,对于Legacy+MBR组合需找到“活动分区”(一般为C盘)并点击“选择文件夹”按钮完成选择;对于UEFI+GPT组合需找到“ESP分区”(运行WinNTSetup后自动挂载出来的盘)并点击“选择文件夹”按钮完成选择。定位到“安装磁盘的位置”项点击“选择”按钮,在弹出窗口中找到“C盘”并点击“选择文件夹”按钮完成选择。在选项区域中点击“版本:”下拉菜单根据需要自行选择,这里将以“Windows 10 专业版”为例,选择好后如果检查了没有问题就点击“开始安装”按钮继续下一步操作。
对于“优化调整》》》”等其他选项懂的可以自行设置,不懂的则不要设置。

9、如图将弹出“都准备好了吗?”提示框,此时无特殊情况一般不修改设置直接点击“确定”按钮即可。

10、请耐心等待“应用Windows映像文件”绿色进度条走满,此步所需时间视电脑配置高低而定。

11、当弹出“已完成!”提示框时直接点击“重启”按钮即可,如果此时系统不能重启请手动打开“开始菜单”并点击“重启”按钮完成重启操作。
记得拔出U盘等不必要的设备~~

12、请耐心等待系统OOBE阶段初始化完成,并自行完成进入桌面之前的配置工作。

13、当成功进入系统桌面后稍等一会即可重启再次进入WinPE系统,但我强烈建议在这期间先自行优化一些系统设置(如WU打齐更新补丁和预先安装好各运行库以及个人常用软件等)再重新进PE。

14、进入PE系统后解压下载的“exFAT驱动.zip”压缩包文件,然后根据你安装的系统版本选择并打开对应的文件夹(这里为19H1 RTM即对应版本18362),再将其中的“exfat.sys”文件复制粘贴到“C:\Windows\System32\Drivers”文件夹内并替换掉原文件。
注意此操作仅适用于安装的是64位系统(该操作为核心步骤必做,否则系统启动时间将会非常长),如果安装的是32位系统请跳过此步。
补充:微软已在Win10 20H1及更高版本的系统中为exfat.sys加入了内置数字签名,对于这些版本的32位和64位系统都不再需要替换驱动请跳过此步。

15、点击并打开 开始菜单→所有程序→备份还原→WIM映像处理工具。
这里以使用WimTool为例,对于处理WIM/ESD文件也可以使用Dism或Dism++等工具完成操作。

16、点击“新制和追加”选项卡,在“选择要制作成WIM映像的源目录”处点击“浏览”按钮,选择“整个C盘”并点击“确定”按钮。在“选择保存WIM映像的文件名”处点击“浏览”按钮,选择点击“除C盘外”的其他盘可在任意目录输入自定义文件名并点击“保存”按钮。在选项[1]区域中的“压缩类型”下拉菜单选择为“最大压缩”。在选项[2]区域中的四个“文本框”内可以自由设置备注信息或者直接留空即可。选择好后如果检查了没有问题就点击“新建映像”按钮继续下一步操作。
注意对于压缩类型选项请根据实际情况量力而行,该操作对处理器的性能要求较高,如果电脑配置较低此项耗时会比较长,为保证最佳效率我个人推荐:酷睿i9/i7选择最大压缩;酷睿i5/i3选择快速压缩;奔腾/赛扬选择没有压缩。

17、请耐心等待WIM映像打包封装完毕,此步所需时间视电脑配置高低而定。

18、当绿色进度条为“100%”并在提示信息框内显示“制作映像文件:完成”时即可进行下一步操作。

19、点击并打开 开始菜单→命令提示符,注意空格输入“Format C: /FS:exFAT /Q /A:4096”不包含引号并按下Enter回车键,当提示是否继续格式化时按下“Y”键并回车,当提示设置卷标时可自行设置或直接回车留空,当提示格式化完成信息后此时C盘已成功格式化为exFAT文件系统。
这里以系统自带的CMD命令行将本地磁盘格式化为exFAT为例,对于此操作也可以直接使用DiskGenius分区工具4.9以上版本实现以exFAT文件系统格式化硬盘,其中分配簇大小建议选择为4096字节。

20、回到WimTool,点击“挂载和解开”选项卡,在“选择要挂载或解开的WIM文件”处点击“浏览”按钮,选择之前保存好的“WIM映像文件”并点击“打开”按钮。在“选择挂载或解开的目标文件夹”处点击“浏览”按钮,选择“整个C盘”并点击“确定”按钮。选择好后如果检查了没有问题就点击“解开映像”按钮继续下一步操作。

21、如图所示如果弹出“选择是否继续解开WIM映像”对话框则点击“是(Y)”按钮以继续操作。

22、请耐心等待WIM映像解包释放完毕,此步所需时间视电脑配置高低而定。

23、当绿色进度条为“100%”并在提示信息框内显示“解开映像文件:完成”时即可进行下一步操作。

24、点击并打开 开始菜单→扇区小工具BOOTICE。
这里以使用Bootice为例,对于编辑BCD文件也可以使用BcdEdit或EasyBCD等工具完成操作。

25、点击“BCD编辑”选项卡,在BCD文件区域中点击“其他BCD文件(O)”单选框,然后点击右侧的“...”按钮或者在自动弹出的打开窗口中找到BCD文件位置并点击“打开”按钮完成选择,对于使用Legacy引导其BCD文件位置通常为"C:\Boot\BCD"(需要显示隐藏的系统文件才能看到);对于使用UEFI引导其BCD文件位置通常为“ESP:\EFI\Microsoft\Boot\BCD”(需要运行一次WinNTSetup自动挂载出隐藏的ESP分区才能看到),然后点击“智能编辑模式(C)”按钮将弹出BCD编辑窗口。在【启动设备】区域中确定设备类型为“分区”,在“启动磁盘”下拉菜单中选择“C盘所在的磁盘名”,在“启动分区”下拉菜单中选择“系统所在的分区”(即选择C盘),对于其他设置懂的可以自行修改,不懂的则不要修改,调整完成须点击“保存当前系统设置(S)”按钮后再退出。

26、重启测试等待系统成功启动到桌面后打开这台电脑,右键C盘点击属性,此时看到文件系统为exFAT,至此大功告成!


多版本系统测试启动截图
exFAT+传统模式启动最新版Win10 v1903 x64


exFAT+VHD模式启动最新版Win10 v1903 x64


exFAT+Legacy启动初版Win10 v1507 x64


exFAT+Legacy启动初版Win10 v1507 x86


exFAT+Legacy启动Win8 8400 x86


exFAT UEFI+Secure Boot启动Win8 8400 x64


exFAT+Legacy启动Win7 7850 x86


exFAT UEFI启动Win7 7850 x86


exFAT启动Win8 7955 x86


exFAT启动Win8 8888 x86


exFAT启动Win8 RTM


exFAT启动Win8.1 RTM


exFAT启动Server 2016


exFAT启动WES8


exFAT启动WinRT8.1


exFAT+WIM启动WinPE


exFAT启动Win10Team


exFAT启动Win11


更新exFAT系统盘兼容性表格:

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很给力  发表于 2024-3-11 20:53

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lookerJ + 5 犀利了,前来支持一下
chiachia + 5 很给你,系统盘下面pagefile.sys这个文件可.

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来自 1006#
 楼主| 发表于 2017-6-12 19:43:45 | 只看该作者
本帖最后由 朱玛12345678 于 2019-6-22 21:03 编辑

注意不要将原版系统直接安装到exFAT分区中,否则如图系统会卡在OOBE界面报错无法完成初始化。


如果一定要直接安装到exFAT分区中的话,则必须要通过修改注册表键值的方式来跳过OOBE阶段。但无特殊情况强烈不建议这么做,这样会影响系统的完整性。
NT6+系统跳过OOBE的操作方法:
如图当弹出“Windows无法完成系统配置”对话框时,按下“Shift+F10”键可快速打开CMD命令提示符,输入“regedit”不含引号后按下“Enter回车键”打开注册表编辑器,对于有些版本的系统在OOBE界面不显示鼠标指针那就只能盲点了。

如图依次展开定位到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\Setup”项,将下图所有的“REG_DWORD”类型键值逐个“双击”打开编辑框全部输入“0”并点击“确定”按钮完成修改。

如图回到“命令提示符”窗口中注意空格输入“net user Administrator /active:yes”不含引号并“回车”提示命令成功完成,此时可在“安装Windows”报错对话框中点击“确定”按钮重启系统即可成功跳过OOBE。

如果后面启动时卡住了可尝试多重启几次可能会解决

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这篇文章写得不错,真是受教了  详情 回复 发表于 2019-11-4 13:16
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 楼主| 发表于 2018-12-27 02:43:54 | 只看该作者
补充:顺便测试了通过触发exFAT写保护卷处于只读状态时系统还能启动到桌面也没报错,系统中的一些程序也能正常打开,说明Windows是可以在只读介质或分区中运行的,只不过在重启后和RAMOS一样所有的设置都不会保存。

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大神  详情 回复 发表于 2023-12-26 08:40

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1003#
发表于 4 小时前 | 只看该作者
学习了
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1002#
发表于 6 小时前 | 只看该作者
学习一下!
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1001#
发表于 15 小时前 | 只看该作者
顶你
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1000#
发表于 前天 17:56 | 只看该作者
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999#
发表于 前天 16:51 | 只看该作者
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998#
发表于 3 天前 | 只看该作者
非常厉害,前排支持
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发表于 3 天前 | 只看该作者
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996#
发表于 3 天前 | 只看该作者
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995#
发表于 3 天前 | 只看该作者
厉害的大佬
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994#
发表于 2024-11-17 11:09:04 | 只看该作者
全球首发 必须顶起来
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993#
发表于 2024-11-15 22:22:43 | 只看该作者
厉害啊,另避蹊径
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992#
发表于 2024-11-15 20:48:47 | 只看该作者
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991#
发表于 2024-11-15 10:05:20 | 只看该作者
本帖最后由 求道者 于 2024-11-15 10:13 编辑
朱玛12345678 发表于 2024-11-12 22:08
quibble这种第三方bootloader太过于实验性了,兼容性跟windows自己的osloader原生支持没法比。

windows原生的那坨,是半点活都没有啊……
quibble如果能搞定EROFS lzma集成,再给WIN整个驱动。
那比现在wimboot优雅多了。
更前沿点的话,EROFS BZIP3或许也有可能。
quibble对bootmgr的逆向可以说WINPE bootloader的圣杯之一了。
现阶段加载所谓PE模块无非是解压,速度肯定是没有直接挂载文件系统快。
Legacy BIOS的USB 2.0支持非常痛苦。
我认为如果能只加载带有USB2.0的PE内核,然后再由PE内核在保护模式加载USB2.0驱动。
那整个PE加载会快很多,兼容性也会好些。
但windows原生引导器太烂了。

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990#
 楼主| 发表于 2024-11-12 22:08:53 | 只看该作者
求道者 发表于 2024-11-12 18:27
感觉得不如在BTRFS文件系统里启动更有活。

quibble这种第三方bootloader太过于实验性了,兼容性跟windows自己的osloader原生支持没法比。

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windows原生的那坨,是半点活都没有啊…… quibble如果能搞定EROFS lzma集成,再给Win整个驱动。 那比现在wimboot优雅多了。  详情 回复 发表于 2024-11-15 10:05
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989#
发表于 2024-11-12 22:02:19 | 只看该作者

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988#
发表于 2024-11-12 20:29:44 | 只看该作者
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987#
发表于 2024-11-12 18:27:22 | 只看该作者
感觉得不如在BTRFS文件系统里启动更有活。

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quibble这种第三方bootloader太过于实验性了,兼容性跟windows自己的osloader原生支持没法比。  详情 回复 发表于 2024-11-12 22:08
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986#
发表于 2024-11-10 19:59:14 | 只看该作者
很给力!学习学习
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985#
发表于 2024-11-9 09:12:46 | 只看该作者
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984#
发表于 2024-11-9 08:52:19 | 只看该作者
值得学习
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983#
发表于 2024-11-9 04:54:05 来自手机 | 只看该作者
好帖 值得收藏!
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982#
发表于 2024-11-1 11:46:17 | 只看该作者
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981#
发表于 2024-10-29 16:08:48 来自手机 | 只看该作者
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发表于 2024-10-27 14:16:44 | 只看该作者
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979#
发表于 2024-10-26 14:31:09 来自手机 | 只看该作者
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978#
发表于 2024-10-22 09:08:26 | 只看该作者
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977#
发表于 2024-10-22 02:03:43 | 只看该作者
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976#
发表于 2024-10-19 19:35:34 | 只看该作者
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975#
发表于 2024-10-18 20:21:52 | 只看该作者
这个比较牛
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974#
 楼主| 发表于 2024-10-17 22:41:02 | 只看该作者
Zhengqiang5q 发表于 2024-10-17 20:54
WIN7可以的话,需要修改某些系统文件才能启动。哪XP修改系统文件为什么不可以呢?

NTLDR不支持识别exFAT
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