Можно ли установить arch на раздел диска?

Ставь, разрешаем.

Прочие нюансы, читай в документации по Arch Linux в частности и вообще по Linux.

Да

для этого разделы и предназначены :)

Я видимо делаю что-то не так. Я в винде выделил 100гб через виндовский менеджер дисков. Но при попытке разметки этого пространства через fdisk грузясь в флешки с арчем получаю ошибку

Re-reading the partition table failed.: Invalid argument The kernel still uses the old table. The new table will be used at the next reboot or after you run partprobe(8) or partx(8).

Прочитай сообщение об ошибке и сделай как написано

Можно и на раздел, и на дуалбут. Только grub не забудь поставить.

Конечно, только имей в виду, что при разбитии диска на разделы ты потеряешь файлы, там что прочитай про необходимые для линуксов разделы и делай всё сразу.

Но при попытке разметки этого пространства

Какого «этого пространства»? Таблица разделов одна, нельзя раздел разметить на разделы. Вы написали ноль информации по существующей разметке, поэтому что-то конкретное посоветовать сложно. Так, этот один раздел и использовать под / или LVM, сменив тип, а ESP (если uEFI) загрузка уже должен быть.

С точностью до наоборот. Сможет-ли поставить, ещё не известно. А вот угробить загрузку винды может запросто. Чтобы винда с каждым своим обновлением не портила загрузчик и потом не кричать: «Всё пропало! Верните Загрузчик!», не устанавливать груб.

Винда по умолчанию делает очень мелкий EFI раздел.

Для реализации твоей схемы, когда ядро Linux+initramfs собраны в один файл и лежат на EFI разделе, он должен быть крупнее, плюс запись придется руками в UEFI добавлять.

То есть можно конечно на HDD сделать свой EFI раздел в гигабайт или два, плюс раздел под Arch, поставить так, собрать ядро особым образом, добавить запись в UEFI.

Но судя по уровню ТСа, не осилит.

Можно реализовать дуалбут. Я бы так сделал:

• Первый мелкий EFI раздел на SSD не форматировал бы, а монтировал в обычный /boot/efi
• С конца SSD немного, буквально на 1-2 гигабайта, ужал бы C:\ или что там есть, и сделал бы /boot – загрузчик GRUB2-EFI может не суметь загрузить Linux, если он и ядро на разных дисках.
• На HDD уже бы разместил в разделе 100 гигабайт / будущего Arch. Можно как просто один раздел, где swap на 4 гигабайта как файл.
• Но я бы раздел на HDD целиком отдал в LVM, и разбил его на LV для /, swap и /home – мне нравится гибкость LVM. Ну и я бы использовал ext4 как ФС для всех ФС Linux.

Но вот я не уверен, что ты сможешь поставить именно Arch, увы… возможно, стоит рассмотреть Manjaro (но там говноустановщик Calamares, что не умеет в LVM из-за идиотских багов).

Для реализации твоей схемы, когда ядро Linux+initramfs собраны в один файл…

Для этой схемы, не нужно собирать в один файл, не нужно ядро класть на ESP. Система не затрагивается вообще никак. Поэтому, нескольких мегабайт на ESP вполне достаточно. Делается простым копированием файлов, можно даже из винды. Даже лучше сделать до начала установки линукса. Сразу видно, как конкретный УЕФИ отреагирует на появление груба.

Не понял тогда тебя вообще. Чем отличается ситуация, когда на общий с виндой EFI раздел GRUB2-EFI размещает Linux в процессе установки, от тебя, делающего то же самое руками?

Отличие. Загрузчик независим от системы. Система не знает о существовании загрузчика. Системы вообще может не быть. Система не будет тратить время на обновление загрузчика, ведь его нет. Система не испортит загрузчик, ведь его нет. Как часто бывает особенно с дуалбутчиками, впопыхах удаляют систему… А потом кричат караул, пропал загрузчик. Не пропадёт.

Просто возьми rEFInd. Кажется, он из коробки защищен от такого.