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简介

系统引导器(英语:boot loader,也称启动加载器,引导程序) 是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。

通过这段小程序,我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。

流程

最简单地讲,引导加载程序(boot loader) 会引导操作系统。当机器引导它的操作系统时,BIOS 会读取引导介质上最前面的 512 字节(即人们所知的 主引导记录(master boot record,MBR))。在单一的 MBR 中只能存储一个操作系统的引导记录,所以当需要多个操作系统时就会出现问题。所以需要更灵活的引导加载程序。

主引导记录本身要包含两类内容 —— 部分(或全部)引导加载程序以及分区表(其中包含有关于介质其余部分如何划分为分区的信息)。当 BIOS 引导时,它会寻找硬盘驱动器第一个扇区(MBR)中存储的数据;BIOS 使用存储在 MBR 中的数据激活引导加载程序。 由于 BIOS 只能访问很少量的数据,所以大部分引导加载程序分两个阶段进行引导。在引导的第一个阶段中,BIOS 引导一部分引导加载程序,即 初始程序加载程序(initial program loader,IPL)。IPL 查询分区表,从而能够加载位于不同介质上任意位置的数据。首先通过这步操作 来定位第二阶段引导加载程序(其中包含加载程序的其余部分)。

第二阶段引导加载程序是引导加载程序的主体;很多人认为这才是引导加载程序的真正部分。它包含有加载程序更需要磁盘空间的部分,比如用户界面和内核引导程序。从简单的命令行到绘声绘色的 GUI,这些用户界面的范围很广泛。 引导加载程序通常配置为两种方式的其中之一:要么是作为主引导加载程序(primary boot loader),要么是作为二级引导加载程序(secondary boot loader)。主引导程序 是安装在 MBR 上的第一阶段引导加载程序(见先前的描述)。 二级引导加载程序 是安装在可引导分区的第一阶段引导加载程序。必须在 MBR 上安装单独的引导加载程序,并配置它将 控制权转交给二级引导加载程序。

很多较新的 Linux 引导加载程序特别实用,因为它们提供了不同程度的交互,比如高级的 GUI 和加密的口令,以及通过选择操作系统进行引导的能力。这样,可以在具有多个物理磁盘的同一机器上共存多个操作系统。这种设置越来越常见,因为它帮助很多用户在安装新的 Linux 时,能够保留先前由 Windows® 机器所生成的宝贵数据资料。我个人认为这种设置非常美妙;只使用一台机器就可同时拥有 Linux 和 Windows。 随着时间的推移,引导加载程序已经得到了增强,为用户引入了大量的功能。各个引导程序的功能和配置存在差异,但基本的目标是相同的。通常,Boot Loader是严重地依赖于硬件而实现的,不同体系结构的系统存在着不同的Boot Loader。

Linux的引导扇区内容是采用汇编语言编写的程序,其源代码在arch/i386/boot中(不同体系的CPU有其各自的boot目录),有4个程序文件:

 bootsect.S,引导扇区的主程序,汇编后的代码不超过512字节,即一个扇区的大小
 setup.S, 引导辅助程序
 edd.S,辅助程序的一部分,用于支持BIOS增强磁盘设备服务
 video.S,辅助程序的另一部分,用于引导时的屏幕显示

常见的系统引导器

Grub:深度操作系统所采用的系统引导器。

LILO:目前已经逐渐被淘汰的系统引导器。

相关链接

维基百科:引导程序

引导加载程序之争:了解 LILO 和 GRUB