MBR格式与Linux启动：从BIOS到GRUB详解

MBR格式是计算机启动过程中一个至关重要的环节，特别是在传统的基于硬盘的Linux系统中。MBR（Master Boot Record）位于硬盘的第一个扇区（0道0柱面1扇区），它是一个512字节大小的扇区，负责引导操作系统的初始加载。当计算机加电自检（POST）完成并确认硬件正常后，BIOS会寻找启动扇区，即MBR，然后将控制权交给MBR。 在MBR中，有一个非常小的引导加载程序，通常包括bootsect（早期版本的BIOS引导程序），它会将自己复制到内存的特定地址（如0x00090000），并执行setup()函数。setup()阶段主要负责初始化硬件设备，设置内核运行环境，将系统参数保存到特殊内存区域，以便在保护模式下访问，以及配置视频设备。 GRUB（Grand Unified Bootloader），作为一个两阶段的引导加载程序，通常阶段1（stage1）被安装在MBR中，长度约为446字节，它的作用是加载并执行阶段2（stage2）。stage2更进一步，它不仅加载内核，还会显示一个引导菜单，让用户可以选择不同的内核版本或其他操作系统。在这个阶段，还提供了shell环境，允许用户指定内核的位置。 Linux内核的引导过程在ancient age（古代）阶段开始，从_start()函数生成引导扇区的汇编源码，随后bootsect被执行。在middle ages（中世纪）阶段，setup()函数负责初始化硬件和设置内核运行环境，比如内存管理、磁盘驱动加载和视频模式设置。最终，renaissance（文艺复兴）阶段，通过startup_32()函数设置基础环境，解压缩bzImage（预编译的内核映像）到内存，然后执行实际的内核初始化。 整个过程涉及多个步骤，从BIOS的引导到内核的启动，每一个环节都精心设计以确保系统的稳定启动。了解这些细节对于理解Linux启动机制以及维护和故障排查至关重要。同时，随着技术发展，现代的引导方式可能已不再完全依赖MBR，如UEFI取代BIOS引导，但MBR的基本原理仍然是理解Linux启动流程的基础。