Boot

计算机启动过程

• 加载BIOS
• BIOS：固化在电脑主板上ROM芯片中的一组程序
• 功能：提供最底层硬件设置和控制
• 问题：16~20位实模式寻址，寻址能力弱，不支持大于2TB的硬盘驱动，历史遗留
• 取代：UEFI（32~64位保护模式）
实模式与保护模式(X86)
• 硬件自检：检查计算机硬件组件是否可以正常工作
• 读取启动顺序：选择驱动计算机启动的设备

• 读取MBR
• MBR(Master Boot Root)：硬盘第0磁头第0磁道上第一个扇区，装有启动用的信息(512byte)
• 0~446byte：启动代码与数据
• 447~510: 4个16byte的分区参数表
• 511~512: magic number AA和55，有这两个数 = 硬盘已初始化
• 分区问题
• 分区理由：数据安全性、加速数据查找
• 一个硬盘的主分区数：1~4（因为MBR只能存四个主分区表的信息，系统必须装在主分区上）
• 主分区中只能有一个活动分区
• 扩展分区：0~1，且主+扩 ≤ 4
• 扩展分区必须划分为若干个逻辑分区

• Boot Loader
• 作用
• 初始化硬件设别
• 建立内存映射
• 准备调用系统内核
• Linux加载器：LILO(out of date), GRUB
• GRUB磁盘引导过程：
• BIOS把MBR读入0x7c00处，执行主引导程序
• 检查介质可用与否（[0x7dfe] == [0xaa55] ? 继续 : 找其他介质）
• 若可用，则跳转0x7c00处执行MBR程序
• 找主分区中的活动分区（若活动分区数≠1，则停止）
• 将活动分区第一个扇区(Boot Sector)读入0x7c00
• 再检查操作系统可用与否（[0x7dfe] == [0xaa55] ? 继续 : 停止或软盘启动）
• 跳转0x7c00执行系统启动程序
• 识别文件系统
• 加载 系统引导菜单 和 内核映像
• 内核用于管理系统资源，常驻内存
• 内核映像：压缩后的内核镜像

• 加载内核
• 作用
• 解压内核映像，装载至内存中
• 初始化 内核里的函数 和 各种设备
• 具体过程：汇编运行三个汇编文件
• Bootsect.S
• 换区换到Bootsect.s的尾部
• 调用引导阶段函数（读Bootsect.s的末尾四个扇区和Setup.s的头四个扇区）
• 设置堆栈参数啥的
• 加载内存映像：大内核跳0x100000，小内核跳0x10000
• 跳到Setup.s入口
• Setup.S
• 初始化硬件设备
• 为内核程序的执行建立环境
• 跳转Head.S（小内核跳到0x1000）
• Head.S
• 第一个start_32()：解压内核，放到物理地址0x100000处
• 第二个start_32()：为Linux第一个进程建立环境（略），跳start_kernel()函数
• start_kernel()：建立Linux核心环境
• 结果：Linux内核建立成功

• 用户层设定运行等级

• 设置用户层环境(rc.sysinit)

• 启动内核模块（？）

• 根据运行等级不同，初始化

• 个性初始化

• 登陆(/bin/login)