GRUB引导详解：启动流程与功能特点

GRUB引导详解引导文件 2009-06-03 13:26:45 阅读26 评论0 字号：大中小 
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416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。

　　(1) GRUB特性

　　q 提供了图形和文本两种操作接口

　　q 提供文本格式可手工修改的配置文件

　　q 支持动态加载需要的模块

　　q 可以移植到不同的平台上

　　q 支持国际化语言，如英文，中文，日文汉文等多字节语言

　　q 跨平台的安装，允许从另一个平台上安装GRUB

　　q 支持rescue模式，可用于系统无法引导的情况

　　q 支持多种可执行文件格式，支持各种a.out格式和ELF格式

　　q 多文件系统识别。如BSD FFS，DOS FAT16，FAT32和Linux ext2fs

　　q 支持压缩文件的解压缩。能够解压缩被gzip压缩的文件

　　q 能够使用BIOS所检测到的全部RAM空间

　　q 支持硬盘的LBA模式，能够访问8GB以外的全部硬盘空间

　　q 支持网络引导，可以通过TFTP协议从网络上得到操作系统映象文件并引导

　　(2) GRUB对设备的命名

　　首先，GRUB对设备的命名必须包含在小括号( )内；其次，GRUB不区分IDE硬盘和SCSI硬盘，统一使用hdx，其中x指定BIOS中硬盘的编号，并从0开始计数，而且IDE硬盘编号小于SCSI硬盘；第三，GRUB用fdx指定软盘设备，x是软盘驱动器号。下面是一些GRUB对设备命名的举例：

　　q (fd0)表示第1个软盘

　　q (hd0,1)表示第1个硬盘的第2个分区

　　q (hd0,0)/boot/vmlinuz表示第1个硬盘的第一个分区下的boot/目录下的vmlinuz文件。如果没有指定某个分区，则表示使用整个设备，否则只使用指定的分区

　　q (hd0,2,a)专用于FreeBSD，FreeBSD有一个slice概念，把一个分区进一步分为几个slice，此处指明是第1块硬盘的第3个分区中的slice a

　　(3) GRUB的执行流程

　　GRUB的工作原理如图5.2所示。当系统加电后，固化在BIOS中的程序首先对系统硬件进行自检，自检通过后，就加载启动磁盘上的MBR，并将控制权交给MBR中的程序(stage1)，stage1执行，判断自己是否GRUB，如果是且配置了stage1_5，则加载stage1_5，否则就转去加载启动扇区，接着，stage2被加载并执行，由stage2借助stage1_5驱动文件系统，并查找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。

　　从上面的叙述可以看出，GRUB涉及到几个重要的文件：

　　第一个就是stage1。它被安装在MBR扇区（0面0磁道的第1扇区），大小为512字节（446字节代码+64字节分区表+2字节标志55AA），它负责加载存放于0面0道第2扇区的start程序。

　　第二个是stage1_5。stage1_5负责识别文件系统和加载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到0面0磁道的第3扇区。stage1_5是由start加载的。

　　第三个是stage2。它负责显示启动菜单和提供用户交互接口，并根据用户选择或默认配置加载操作系统内核。同前两个文件不同，stage2是存放在磁盘上/boot/grub下。

　　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。

　　其它重要文件，GRUB除了上面叙述的主要文件之外，还包括支持交互功能的一些磁盘程序。主要包括/sbin/下的grub、grub-install、grub-md5-crypt和grub-terminfo和/usr/bin/mbchk，以及/boot/grub下的设备映像文件(device.map)和菜单背景图像文件(splash.xpm.gz)。