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引导加载程序:GRUB

[日期:2013-09-19] 来源:Linux社区  作者:ether_lai [字体: ]

计算机在启动的时候,首先由BIOS中的程序执行自检,自检通过后,就根据CMOS的配置找到第一个可启动磁盘的MBR中的Boot Loader程序(一般在启动盘的第一个物理扇区,占446字节),并把控制权交给Boot Loader,由Boot Loader进一步完成操作系统内核的加载。当Boot Loader找到内核之后,就把控制权交给操作系统内核,由内核继续完成系统的启动。可以看出,Boot Loader 是计算机启动中第二个要执行的程序,它是引导操作系统的关键程序。可以引导操作系统的Boot Loader主要有LiLo、GRUB以及Windows下的MBR程序。其中,GRUB是目前使用最为广泛,并且非常优秀的一款启动引导程序。

GRUB的执行流程

GRUB引导操作系统的简要流程:

(1)如果你安装GRUB到MBR,GRUB的安装程序会把MBR的boot loader(或其他扇区boot loader)备份到Stage1。执行Stage1,Stage1的工作是载入Stage1_5。

(2)当Stage1_5加载后,stage1就可以加载Stage2,因为Stage1_5加载后,就可以认识到ext2文件系统的格式也赋予了GRUB读取文件系统目录的能力。

(3)stage2执行时,查找grub.conf,显示启动菜单供用户选择,然后根据用户的选择或默认配置加载操作系统内核,并将控制权交给操作系统内核,由内核完成操作系统的启动。

GRUB涉及到几个重要的文件:

stage1:stage1的大小是512个字节,正是MBR的大小,但stage1的最后66个字节与mbr不同,mbr的最后66个字节分别是64个字节的分区表,和MBR标记55AA.stage1与MBR的前446,它们的内容是完全一样的.我们可以理解stage1文件是MBR中bootloader的一个备份。通常,这个文件是被装载到MBR或者启动扇区所在的分区。

stage1_5:作为stage1加载stage2的桥梁,stage1_5负责识别文件系统格式从而加载stage2,所以stage1_5往往有多个,以支持不同文件系统的读取。在安装GRUB的时候,GRUB会根据当前/boot/分区类型,加载相应的stage1_5。

stage2:stage2是放在各个分区的Boot Sector,主要作用:提供菜单、读取配置文件、连接下一个Boot Sector。

第四个是menu.lst(/boot/grub/grub.conf的链接)。grub.conf是一个基于脚本的文本文件,其中包含菜单显示的配置和各个操作系统的内核加载配置。GRUB根据grub.conf显示启动菜单,提供同用户交互界面。GRUB正是根据用户选择或默认配置和grub.conf的内核配置加载相应的内核程序,并把控制权交给内核程序,使得内核程序完成真正的操作系统的启动。

MBR、/BOOT、GRUB三者关系

MBR是硬盘上的一个扇区,包含三部分内容(引导加载程序、分区表及分隔标识,MBR总计512字节;其中引导加载程序占446个字节);为什么需要这个MBR,主要是因为BIOS太小,功能有限。当系统加电,BIOS自检后,就会将MBR Load进内存。也就意味着引导加载程序被激活,分区表信息已经加载到内存,同时也意味着对系统的控制权从BIOS过渡到GRUB。

GRUB是一个多重操作系统启动程序。用来引导不同系统。GRUB是一个系统引导加载程序,分为两个阶段,stage1用汇编语言编写,也就是MBR中的引导程序部分。①基本的硬件设备初始化(屏蔽所有的中断、关闭处理器内部指令/数据cache 等)。②为加载 Boot loader 的Stage2 准备空间。③如果是从某个固态存储媒质中,则拷贝 Bootloader 的stage2 到RAM 空间中。④设置好堆栈。⑤跳转到 stage2的C 程序入口点。

GRUB引导加载程序的stage2,通常用C语音编写,这个阶段的任务有:①初始化本阶段要使用到的硬件设备。②检测系统内存映射。③将kernel 映像和根文件系统映像从flash 上读到RAM 空间中。④为内核设置启动参数⑤调用内核。它通常保存在/boot/grub/中。当我们启动系统进入GRUB界面时,会看到有选择信息,如果我们自己编译了系统内核的话,你可以选择从某个内核启动。同时要注意的是GRUB的配置文件和内核在/boot分区。

从前面分析我们可以看出,/BOOT和MBR不存在包含关系。GRUB第一阶段需要去MBR中去读引导程序,GRUB第二阶段需要到/boot分区读系统内核和配置文件。

通过上面分析,可以理解为什么双系统,删除Linux系统,会导致开机两个系统都打不开。

相关阅读:

Linux启动引导过程 grub和mbr  http://www.linuxidc.com/Linux/2013-07/87923.htm

grub 的安装与使用 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-07/87682.htm

grub引导程序配置文件分析 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-07/87547.htm

CentOS 6.4 grub加密码 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-07/87124.htm

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