Linux Boot Process 分析与研究
zhoujk00 2011-03-07
对于linux的研究正在紧锣密鼓的进行着，源于对系统启动的兴趣，开始对其启动过程全面的分析，建立在以前玩过Linux的基础上，知道Linux启动时有GRUB可以选择想要启动的系统，开始进行启动深入剖析。大家不要担心，即使您对计算机的启动过程一无所知也可以看下面的文章。
当我们按下开机电源按钮的时候，系统就在启动的过程中了，相信使用过Windows的人或多或少的都对其启动速度有些意见，但是对它的启动过程却一无所知，这就让人很郁闷，呵呵，不急，下面进入正文。所有的计算机开机时都会有BIOS（Basic Input and Output System）对计算机进行自检，如内存测试等，并对本地设备进行枚举和初始化工作，接下来搜索BIOS中设置的处于活动状态并且可以引导的启动设备。通常情况下，Linux系统是从硬盘（也可以从CD，DVD，USB等）引导的，硬盘的引导扇区在每个分区中都存在，但是主引导扇区只有一个并位于第一个物理扇区。主引导扇区包含主引导记录（MBR）和硬盘分区表(DPT)。硬盘的主引导扇区中包含了主引导记录(MBR)的引导加载程序。此时BIOS将控制权交给MBR。Windows操作系统在这一步与Linux相同。
主引导扇区大小为512B，包含MBR程序代码，分区表DPT（64KB）以及结束标志（AA55）。MBR中包含了关于GRUB（或者早期的LILO）信息。MBR加载并执行GRUB(Grand Unified Bootloader) boot loader。下面的事情就由GRUB boot loader来控制执行了。
在Windows中MBR直接引导Windows操作系统，如果有两个版本的Windows系统，要先安装低版本的，否则只能进入一个操作系统!简单的说就是，Windows只认自己人，别的都不认，足见其霸道之处，所以如果要安装双系统如Windows和Linux要先安装Windows,然后安装Linux系统。现在回到GRUB，GRUB加载后基本上就完成了大部分工作了。BIOS与MBR都是硬件上的东东，咱不太熟悉，到了GRUB咱就可以对其代码进行分析了，由于篇幅限制，这里就不赘述了，其源代码大家可以到www.sourceforge.org下载。GRUB的工作是显示一个启动画面，如果你不输入或者选择，它将启动默认选择的操作系统（Ubuntu中如果想修改启动选项可以修改/boot/grub/grub.cfg，慎用！！！），其还可以识别文件系统，下面'Ubuntu, with Linux 2.6.32-27-generic'是系统启动所显示的默认选项
### BEGIN /etc/grub.d/10_linux ###
menuentry 'Ubuntu, with Linux 2.6.32-27-generic' --class ubuntu --class gnu-linux --class gnu --class os {
recordfail
insmod ext2
set root='(hd0,10)'
search --no-floppy --fs-uuid --set e36d89d9-ad79-467d-8acf-fadef717c6b7
linux /boot/vmlinuz-2.6.32-27-generic root=UUID=e36d89d9-ad79-467d-8acf-fadef717c6b7 ro splash vga=758 quiet splash
initrd /boot/initrd.img-2.6.32-27-generic
}
。由于咱侧重的是Linux的启动过程，下面介绍下Linux下的一个被成组自举引导的程序（bootsect-loader）,在Linux源码树中的arch/i386/boot/bootsect.S,其为CPU实模式下的汇编程序，为了方便分析，对其源码进行简单介绍。
SETUPSECTS=4 //安装时的缺省值
BOOTSEG =0x07C0 //引导时的原始地址
INITSEC =DEF_INITSEG //移动引导程序
SETUPSEG =DEF_SETUPSEG //从这里开始安装
SYSSEG =DEF_SYSSEG //系统装载
SYSSIZE =DEF_SYSSIZE //系统大小
在include/asm-i386/boot.h中的宏定义
#define DEF_INITSEG 0x9000
#define DEF_SYSSEG 0x1000
#define DEF_SETUPSEG 0x9020
#define DEF_SYSSIZE 0x7F00
以下这段初学者可以略过（摘自《Linux系统分析与实践》）！
