為什麼光盤需要使用 ISO 9660 文件系統，而不使用硬盤已有的文件系統？

因為光盤只能寫入一次，不能擦除，所以需要為光盤定製專用的文件系統 ISO 9660；
ISO 9660 規定，文件系統從第 16 個扇區開始，前 16 個扇區保留，通常每個扇區為 2048 字節；

系統啓動方式

如果是從光驅啓動：

  1. BIOS/UEFI 固件會忽略前 16 個扇區；
  2. 識別 ISO 9660 文件系統的頭，找到 El Torito Boot Catalog，這裏記錄了引導程序所在的扇區起點、大小、程序類型；

而現代傳統的光驅已經消失，取而代之的是 USB 啓動，這是一個類似於硬盤的設備，通常使用傳統的硬盤啓動方式。

如果是通過 Legacy BIOS 啓動：

  1. BIOS 固件識別 MBR 扇區的啓動代碼，加載 GRUB

如果是通過 UEFI 啓動：

  1. UEFI 固件識別 GPT 分區表
  2. 尋找 EFI 分區，從分區中加載 GRUB

以 Ubuntu 的 ISO 為例驗證 Hybrid ISO 的數據分佈

Ubuntu 的 ISO 正是集成了上述三種啓動方式，合成了 Hybrid ISO：

  1. 在第 1 個扇區寫入 MBR 啓動腳本
  2. 在第 2-64 個扇區寫入 GPT 分區，並格式化一個 FAT32 格式的 EFI 分區，用於 UEFI 固件識別加載 GRUB
  3. 在第 64 個扇區開始，是一個 ISO 9660 格式的文件系統，並在元數據中記錄了 El Torito：這是一個 EFI 鏡像，起始扇區與大小；UEFI 固件可以通過加載這個 EFI 鏡像，達到類似第 2 點的效果。

通過 fdisk 查看 Ubuntu ISO 的分區，可以看到其使用 GPT 分區別，有三個分區：

$ fdisk ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso
Command (m for help): p

Disk ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso: 5.85 GiB, 6278520832 bytes, 12262736 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt
Disk identifier: D18ABFB2-FF4D-49E5-9075-9C1556AA882C

Device                             Start      End  Sectors  Size Type
ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso1       64 12251911 12251848  5.8G Microsoft basic data
ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso2 12251912 12262071    10160    5M EFI System
ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso3 12262072 12262671      600  300K Microsoft basic data

解析第一個分區，是一個 ISO 9660 文件系統：

$ dd if=ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso bs=512 skip=64 | file -
/dev/stdin: ISO 9660 CD-ROM filesystem data 'Ubuntu 25.04 amd64'

解析第二個分區，是一個 FAT32 文件系統：

$ dd if=ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso bs=512 skip=12251912 | file -
/dev/stdin: DOS/MBR boot sector, code offset 0x3c+2, OEM-ID "mkfs.fat", sectors/cluster 4, reserved sectors 4, root entries 512, sectors 10144 (volumes <=32 MB), Media descriptor 0xf8, sectors/FAT 8, sectors/track 32, serial number 0x8f891bfd, label: "ESP        ", FAT (12 bit)

解析第二個分區，只是一個數據分區：

$ dd if=ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso bs=512 skip=12262072 | file -
/dev/stdin: data

對於以光驅模式啓動，查詢 El Torito：

$ xorriso -indev ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso
xorriso 1.5.6 : RockRidge filesystem manipulator, libburnia project.

xorriso : NOTE : Loading ISO image tree from LBA 0
xorriso : UPDATE :    1082 nodes read in 1 seconds
libisofs: NOTE : Found hidden El-Torito image for EFI.
libisofs: NOTE : EFI image start and size: 3062978 * 2048 , 10160 * 512
xorriso : NOTE : Detected El-Torito boot information which currently is set to be discarded
Drive current: -indev 'ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso'
Media current: stdio file, overwriteable
Media status : is written , is appendable
Boot record  : El Torito , MBR protective-msdos-label grub2-mbr cyl-align-off GPT
Media summary: 1 session, 3065684 data blocks, 5988m data,  416g free
Volume id    : 'Ubuntu 25.04 amd64'

它記錄有一個 EFI 鏡像，位於 3062978 * 2048，大小為 10160 * 512；可以嘗試提取出來：

$ dd if=ubuntu-25.04-desktop-amd64.iso of=efi.img bs=2048 skip=3062978 count=5201920
$ mkdir efi
$ sudo mount efi.img efi
$ tree efi/
efi
└── EFI
    └── boot
        ├── bootx64.efi
        ├── grubx64.efi
        └── mmx64.efi

其實這個 EFI 鏡像就是 Ubuntu ISO 的第 2 個 FAT32 的 EFI 分區。

以 Windows 的 ISO 為例驗證 Hybrid ISO 的數據分佈

查看分區，這是一個 DOS/MBR 分區，並且沒有創建分區：

$ fdisk Win11_25H2_Chinese_Simplified_x64.iso 
Command (m for help): p
Disk Win11_25H2_Chinese_Simplified_x64.iso: 7.24 GiB, 7774558208 bytes, 15184684 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0xfc048f24

查看 ISO 9660 文件系統元數據：

$ xorriso -indev Win11_25H2_Chinese_Simplified_x64.iso 
xorriso 1.5.6 : RockRidge filesystem manipulator, libburnia project.

xorriso : NOTE : Loading ISO image tree from LBA 0
xorriso : UPDATE :       1 nodes read in 1 seconds
libisofs: WARNING : Found hidden El-Torito image. Its size could not be figured out, so image modify or boot image patching may lead to bad results.
libisofs: NOTE : Found hidden El-Torito image for EFI.
libisofs: NOTE : EFI image start and size: 555 * 2048 , 1 * 512
xorriso : NOTE : Detected El-Torito boot information which currently is set to be discarded
Drive current: -indev 'Win11_25H2_Chinese_Simplified_x64.iso'
Media current: stdio file, overwriteable
Media status : is written , is appendable
Boot record  : El Torito
Media summary: 1 session, 3796171 data blocks, 7414m data,  416g free
Volume id    : 'CCCOMA_X64FRE_ZH-CN_DV9'

它記錄有一個 EFI 鏡像，位於 555 * 2048，大小為 1 * 512；可以嘗試提取出來：

$ dd if=Win11_25H2_Chinese_Simplified_x64.iso of=efi.img bs=2048 skip=555 count=512
$ mkdir efi
$ sudo mount efi.img efi
$ tree efi
efi
└── EFI
    └── BOOT
        └── BOOTX64.EFI

由於 Windows 的 ISO 沒有專門的 FAT32 分區，所以需要 UEFI 固件能支持識別 ISO 9660 的頭，並根據頭加載 EFI image。或者只能使用 Legacy BIOS 模式啓動。所以不是 Windows ISO 不能 dd，只是 dd 後的 USB 啓動盤兼容性沒有 Ubuntu 那麼好。