第六讲(part1)Bootloader技术分析.ppt

Bootloader技术分析 嵌入式软件系统 嵌入式操作系统已经得到广泛应用 带操作系统的嵌入式软件体系一般分为： 引导加载程序 操作系统内核 文件系统（可选） 用户应用程序 PC 机的引导加载程序 BIOS+MBR BIOS的本质是一段固件程序（Firmware） MBR （master boot record主引导记录）是磁盘上的一段分区，位于磁盘的第一个扇区，大小为512B，包含了磁盘的分区信息以及系统引导代码，在单一的 MBR 中只能存储一个操作系统的引导记录，当需要多个操作系统时就会出现问题，需要更灵活的引导加载程序，比如Lilo和Grub 。 PC 机的引导加载程序 主引导记录本身要包含两类内容 —— 部分（或全部）引导加载程序以及分区表（其中包含有关于介质其余部分如何划分为分区的信息）。 当 BIOS 引导时，它会寻找硬盘驱动器第一个扇区（MBR）中存储的数据；BIOS 使用存储在 MBR 中的数据激活引导加载程序。 PC 机的引导加载程序 由于BIOS只能访问很少量的数据，所以大部分引导加载程序分两个阶段进行引导。在引导的第一个阶段中，BIOS引导一部分引导加载程序，即初始程序加载程序（initial program loader，IPL）。IPL 查询分区表，从而能够加载位于不同介质上任意位置的数据。通过这步操作来定位第二阶段引导加载程序（其中包含加载程序的其余部分）。 第二阶段引导加载程序是引导加载程序的主体，很多人认为这才是引导加载程序的真正部分。它包含有加载程序更需要磁盘空间的部分，比如用户界面和内核引导程序。从简单的命令行到绘声绘色的 GUI，这些用户界面的范围很广泛。 PC 机的引导加载程序 引导加载程序通常配置为两种方式之一：要么是作为主引导加载程序（primary boot loader），要么是作为二级引导加载程序（secondary boot loader）。主引导程序是安装在 MBR上的第一阶段引导加载程序（见先前的描述）。二级引导加载程序 是安装在可引导分区的第一阶段引导加载程序，必须在 MBR 上安装单独的引导加载程序，并配置它将控制权转交给二级引导加载程序。 很多Linux引导加载程序特别实用，因为它们提供了不同程度的交互，比如高级的 GUI 和加密的口令，以及通过选择操作系统进行引导的能力。这样，可以在具有多个物理磁盘的同一机器上共存多个操作系统，只使用一台机器就可同时拥有Linux和Windows。 PC 机的引导加载程序 GRUB 和 LILO 是在基于Intel的系统上引导Linux最常用的方法。作为操作系统装载程序，它们仅使用在计算机硬件中内建的基本 I/O 系统（或 BIOS）。 在多数基于 Intel 的计算机中，GRUB 和 LILO 要接受由 BIOS 所强加的限制。例如，多数 BIOSes 无法进入两个以上的硬盘，而且它们无法访问任一驱动器上在超越柱面 1023 以上所贮存的数据。值得注意的是，某些新的 BIOSes 没有这些限制。 PC 机的引导加载程序 所有 GRUB 和 LILO 需要在引导期间访问的数据 （包括 Linux 内核）位于 /boot 目录中。/boot 目录既可以是一个单独的小分区，也可能会驻留在根分区 (/)上。 在任一情况下，如果要使用 GRUB 或 LILO 来引导Linux系统， /boot 所驻留的分区一定要遵守以下条例： 1）在前两个IDE 驱动器上：如果有两个IDE（或 EIDE）驱动器， /boot 必须要位于其中之一， 两个驱动器的限制也包括任何在主IDE控制器上的IDE光盘驱动器。因此，如果在主控制器上有一个 IDE 硬盘，和一个光盘驱动器， /boot 必须仅能位于第一个硬盘，即便你在次IDE控制器上另有硬盘。 2）在第一个 IDE 或第一个 SCSI 驱动器上：如果你有一个 IDE（或 EIDE）驱动器以及一个或更多 SCSI 驱动器，/boot 必须位于IDE 驱动器上或 ID 为 0 的 SCSI 驱动器上。 3）在前两个 SCSI 驱动器上：如果你只有 SCSI 硬盘，/boot 必须位于 ID 为 0 或 1 的驱动器上。 4）分区完全在柱面 1023 之下：无论是以上哪一种配置，容有 /boot 的分区必须要全部位于柱面 1023 之下。如果容有 /boot 的分区位于柱面 1023 的两侧，所面对的情形可能是，GRUB 和 LILO 最初会起作用 （因为所有必需的信息都位于柱面 1023 之下）， 但是如果一个新内核被载入后驻留在柱面 1023 之上的话，它们将会失败。 PC 机的Linux引导加载过程 启动过程 BIOS完成硬件检测、资源分配，然后将