BIOS引导与Linux启动详解：从MBR到GRUB

BIOS引导 Linux 启动过程是一种复杂而精细的过程，涉及计算机启动时的多个步骤。以下是关键知识点的详细解释： 1. 加电自检 (POST): BIOS在计算机开机时首先进行POST（Power-On Self-Test），这是对系统硬件进行全面检查的阶段，包括内存、CPU、显卡、硬盘、键盘和显示器等，确保它们都能正常工作。 2. 本地设备枚举与初始化：BIOS继续查找并识别所有连接的设备，如硬盘、光驱、USB设备等，并初始化它们，以便后续操作。 3. 寻找启动扇区与MBR：BIOS会定位到磁盘的第一个扇区（MBR，即主引导记录），这是一个512字节大小的特殊扇区，其中包含了分区表和引导加载程序，用于指示哪个分区存储操作系统。 4. MBR加载与控制权转移：BIOS将MBR加载到内存中，通常地址是0000:7C00，然后通过INT 19h中断将控制权转交给MBR中的引导加载程序。 5. 引导扇区加载：MBR加载启动扇区到内存的特定地址，比如0000:7C00，然后开始执行那里的代码，这通常是bootsect程序。 6. 主引导记录(MBR)格式：MBR包含一个固定大小的分区表，用于描述硬盘的分区情况，以及一个简化的引导加载程序，如GRUB的stage1。 7. GRUB 引导加载程序：GRUB是一个两阶段的引导加载器，stage1（通常在MBR中）负责加载更复杂的stage2，后者负责内核的加载和引导菜单显示。如果需要文件系统支持，可能会使用stage1.5。 8. GRUB流程：用户可以通过GRUB的Menu.lst配置文件定制启动选项。GRUB允许用户指定内核位置，并在stage2中提供Shell环境。 9. Linux内核的引导：从ancient age开始，Linux内核引导过程涉及汇编代码的执行，如_start()函数，这个函数生成引导扇区并将自己移动到特定内存位置。随后的setup()函数负责初始化硬件、设置内存参数和视频设置，将系统转至保护模式，最后执行startup_32()，解压缩并加载bzImage（预编译的内核）到内存。 10. 初始化环境：startup_32()设置基础环境，如堆栈，然后调用decompress_kernel()解压缩内核，最后跳转到内核的入口点开始执行。 整个过程是一个逐步递进的过程，从BIOS的基本硬件检查到引导加载程序的交互，再到内核的初始化和启动，每一步都是为了确保计算机能够正确地加载和运行操作系统。理解这个过程对于诊断和解决启动问题具有重要意义。