Is the 2TiB limit a partition limitation, or a total disk/volume limitation? If it's the former, is it possible to increase the usable space of a disk by creating further partitions less than 2TiB on it? If not, why not?
Uma partição é definida pelo seu offset desde o início da unidade, mais o tamanho da partição. Você poderia, em teoria, definir uma partição para começar em um setor com menos de 2 TB e um tamanho de 2 TB, dando-lhe quase 4 TB. Na prática, o suporte varia dependendo do SO.
Given that the 2TiB limitation is based on traditional 512-byte sectors, and that increasing the sector size significantly increases the maximum partition size, why is upgrading to GPT the standard advice for bypassing the limit when the problem could be more easily solved by simply formatting with a higher sector size? Are there reasons this approach isn't adopted instead?
Você não pode simplesmente "formatar" com um tamanho de setor maior (veja a próxima seção desta resposta). Ele é altamente dependente do layout da unidade de fábrica (física) e do firmware da unidade. "Formatação de baixo nível" não tem sido uma coisa por mais de uma década, já que os discos começaram a ficar muito complexos para isso.
Eu acredito que uma unidade de 4k que realmente reporta 4k pode ser usada para endereçar mais dados com o MBR, se estivermos considerando puramente as "especificações" do MBR. Mas isso ainda requer suporte do sistema operacional. Provavelmente funciona atualmente, mas geralmente não é recomendado porque você ainda tem problemas com o suporte da placa-mãe (se for uma unidade de inicialização).
O GPT é recomendado porque é padrão e é bem suportado. Ele remove as variáveis do firmware da placa-mãe provavelmente esquisito que não recebe mais atualizações, de hardware que não pode ser alterado, etc. Também é melhor em praticamente todos os sentidos. Talvez você devesse estar se perguntando: "por que não usa o GPT?". Geralmente, é necessário suportar sistemas operacionais mais antigos ou unidades de inicialização em hardware mais antigo.
I was always under the impression that the sector size is easily changeable when initially formatting a drive. For example, Windows' Disk Format has this: imgur.com/a/rL6RE. Is that not the same thing as sectors?
Você está confundindo setores de disco físico (que são geralmente 4k / AF agora) com setores de disco lógicos (consulte LBA, ainda frequentemente relatado como 512b para compatibilidade com versões anteriores) e unidades de alocação sistema de arquivos .
Os setores físicos são o que realmente está no disco. Eles podem ser importantes por motivos de alinhamento (por exemplo, é ineficiente iniciar uma partição na metade de um setor físico), mas, por outro lado, não afetam muito o uso do disco. Você pode ver quase isso como um detalhe de implementação que ajuda o fabricante da unidade.
Os setores lógicos são como o SO fala com o motorista fala com o controlador fala com o disco (via AHCI / SATA, por exemplo). Isso depende do que o firmware da unidade reporta, e mais recentemente você vê alguns reportando seus 4k nativos, mas muitos (a maioria?) Ainda reporta 512b (conhecido como "512e", para emulado) para compatibilidade com sistemas mais antigos.
Unidades de alocação do sistema de arquivos, por exemplo Naquela caixa de diálogo de formatação NTFS, pouco ou nada tem a ver com setores físicos ou lógicos. Eles são usados apenas para manutenção de registros dentro do sistema de arquivos e, mesmo assim, existem sistemas de arquivos que não usam um tamanho fixo de unidade de alocação. Alguns sistemas de arquivos especificam-nos em múltiplos de setores lógicos.