核心啟動過程

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具體要求如下：

Grub的源碼分析：Grub如何支援多個系統和核心的啟動選擇（MultiBoot機制）。

一．GRUB 簡介（介紹主流的系統管理程式grub）

什麼是GRUB；
GNU GRUB 是一個多重作業系統啟動管理器。GNU GRUB 是由GRUB（GRand Unified Bootloader） 派生而來。GRUB 最初由Erich Stefan Boleyn 設計和應用；
“boot loader”是電腦啟動後第一個啟動並執行軟體。它負責載入一個作業系統的核心，並把控制權交給核心。核心則負責剩下的初始過程。
GRUB 一個很重要的特色就是靈活性；GRUB 可以識別檔案系統和二進位格式的核心，所以你可以載入任何作業系統，而不需要記錄核心在
磁碟上的物理位置。

二．GRUB 的現狀
目前 GRUB 分成 GRUB legacy 和 GRUB 2。版本號碼是 0.9x 以及之前的版本都稱為 GRUB Legacy ，從 1.x 開始的就稱為 GRUB 2。目前 
GRUB Legacy 已經停止開發了，只是出於一個 bug fix 的狀態，不再增加新的功能了，所有的開發都轉移到 GURB 2 之上了。 

三．GRUB 和 stage 檔案（grub1）檔案說明

GRUB 含有幾個 images 檔案，兩個基礎（必需的）stages 檔案（stage1和 stage2），可選的 stage（也稱為 stage1.5）,和兩個網路引導的images 檔案
nxgrub 和 pxegrub）。stage1 是用於引導 GURB 的一個必須的映象檔案。通常它是被嵌入到 MBR。或者一個分區的開機磁區之中。因為 PC 的開機磁區是 
512 位元組，所以 stage1 也是 512 位元組。stage1 的作用就是從一個本地磁碟載入 stage 2 或者 stage 1.5 。因為大小的限制，stage1 對 stage2 或者 
stage 1.5 的位置進行編碼，也就是說，stage1 是無法識別檔案系統格式的。stage2 是 GRUB 的核心映象。它幾乎處理所有的事情（除了載入它自己），
通常可以把他放在檔案系統上，但不是必須的。一旦你執行了 grub-install 安裝了 boot loader ，stage1 檔案就不是必須的，可以把它移動到任意位置，因為它已經被嵌入到 MBR 或者 PBR 了。stage1和stage2 檔案一般位於 /boot/grub/ 目錄下，在這個目錄下還有很多 stage 1.5 的檔案，而且都是以檔案系統格式命名的。它們的目的是在 stage1 和 stage2之間搭建一個橋樑，也就是 stage 1 載入 stage 1.5, stage 1.5 載入 stage2。stage1 和 stage 1.5 的不同之處是 stage1 無法識別檔案系統，stage 1.5 可以。因為 Stage2 太大了，無法被嵌入到某個固定的地區，而 Stage1.5可以安裝在 MBR 之後的位置。

四．多重作業系統引導管理器及工作原理
系統啟動引導管理器，是在電腦啟動後啟動並執行第一個程式，他是用來負責載入、傳輸控制到作業系統的核心，一旦把核心掛載，系統引導管理器的任務就算完成退出，系統引導的其它部份，比如系統的初始化及啟動過程則完全由核心來控制完成；
在X86 架構的機器中，Linux、BSD 或其它Unix類的作業系統中GRUB、LILO 是大家最為常用，應該說是主流；

五．啟動過程

電腦啟動後，BIOS將尋找第一個可開機裝置（通常為硬碟），而後從MBR中載入啟動程式，然後把控制交給這段代碼。MBR位於硬碟的前512位元組內。

GRUB具有兩種不同的啟動方法。一個是直接載入一個作業系統，而另一個是鏈式載入另一個啟動載入器，它然後將真正載入一個作業系統。概括而言，前 者是更期望的，因為你不需要安裝或維護其它啟動載入器，並且GRUB足夠靈活，能從任意硬碟、分區載入一個作業系統。不過，後者有時也是需要的，因為 GRUB不是天然地支援所有現存的作業系統。

 

GRUB 第一版本

GRUB的步驟1包含在MBR中。由於受MBR的大小限制，步驟一所做的幾乎只是裝載GRUB的下一步驟（存放在硬碟的其它位置）。步驟1既可以直接裝載步驟2，也可以裝載步驟1.5：GRUB的步驟1.5包含在MBR後面的30KB中。步驟1.5載入步驟2。

當步驟2啟動後，它將呈現一個介面來讓使用者選擇啟動的作業系統。這步通常採用的是圖形菜單的形式，如果圖形方式不可用或者使用者需要更進階的控制，可以使用GRUB的命令列提示，通過它，使用者可以手工指定啟動參數。GRUB還可以設定逾時後自動從某一個核心啟動。

 

GRUB 第二版本

與GRUB 第一版相似的是,boot.img像步驟1一樣在MBR或在開機磁碟分割中，但是，它可以從任何LBA48地址的一個扇區中讀取，它（boot.img）將讀取core.img(產生於diskboot.img）的第一個扇區以用來後面讀取core.img的剩餘部分。core.img正常情況下跟步驟1.5儲存在同一地方並且有著同樣的問題，可是，當他被移動到一個檔案系統或一個純粹的分區時會比在步驟1.5移動或刪除引起更少的麻煩。 一旦完成讀取，core.img會讀取預設的設定檔和其他需要的模組。

 

當GRUB啟動後

一旦選擇了啟動選項，GRUB把選擇的核心載入記憶體並把控制交給核心。在此步驟中，對於Windows之類不支援多啟動標準的作業系統，GRUB也 可以通過鏈式啟動把控制傳給其它啟動器。在這種情況下，其它作業系統的啟動程式被GRUB儲存了下來；與核心不同，其它作業系統如同直接自MBR啟動。類 似Windows的啟動菜單，也許是另一個啟動管理器，它允許在多個不支援多啟動的作業系統中做進一步的選擇。（在已有Windows的系統上面，或者包 含多個Windows版本的系統上安裝現代的Linux而不修改原作業系統，即屬於這類情況。）

六．Grub如何支援多個系統

6.1如何使用GRUB直接啟動一個OS

多重啟動是GRUB支援的原有格式。出於方便的緣故，還有對Linux，FreeBSD，NetBSD及OpenBSD的支援。如果你希望啟動其它作業系統，你將要鏈式載入它們

運行命令列啟動

鏈式載入一個OS

不支援多重啟動，並且在GRUB中沒有特殊支援的作業系統（存在對Linux，FreeBSD，NetBSD及OpenBSD的特殊支援）必須被鏈式載入，這涉及載入另一個啟動載入器，然後在實模式中跳轉至它。

鏈式載入器命令用於這個目的。通常也需要載入某些GRUB模組來設定合適的根裝置。綜合起來，我們得到像這樣結論，對於在第一個硬碟的第一個分區上的一個Windows系統：

menuentry"Windows" {

insmod chain

insmod ntfs

set root=(hd0,1)

chainloader +1

}

在具有多個硬碟的系統上，可能要求一個額外的變通方案。

鏈式載入僅在PCBIOS及EFI平台上支援。

6.2GNU/Linux

從GRUB啟動GNU/Linux相對簡單，因為它有點類似於啟動一個多重啟動相容OS。

1.       設定 GRUB的根裝置為與GNU/Linux的相同。命令search --file --set /vmlinuz或類似的命令可能可協助你。

2.       使用命令linux載入核心：

grub> linux /vmlinuz root=/dev/sda1

如果你需要指定某些核心參數，只要把它們附加到命令上。例如，把‘acpi’設定到‘off’，要這樣做：

grub> linux /vmlinuz root=/dev/sda1 acpi=off

至於可用選項的完整資訊，參考Linux原始碼樹中的文檔。

在linux命令裡，GRUB使用32位協議。在這個協議中某些BIOS服務，象APM或EDD不可用。在這種情況下，你需要使用linux16：

grub> linux16 /vmlinuz root=/dev/sda1 acpi=off

3.       如果你使用一個initrd，在linux後執行命令initrd：

grub> initrd /initrd

如果你使用linux16，你需要使用initrd16：

grub> initrd16 /initrd

4.       最後，運行命令boot。

注意：如果你使用一個initrd，並向核心指定‘mem=’選項，使得它使用少於真實大小的記憶體，你將也要向GRUB指定相同的記憶體大小。為了使 GRUB知道這個大小，在載入核心之前，運行命令uppermem。

6.3 DOS/Windows

GRUB不能直接啟動DOS或Windows，因此你必須鏈式載入它們。不過，它們的啟動載入器有某些關鍵性的缺陷，因此僅鏈式載入它們可能不能工作。為了對付這個問題，GRUB為你提供了兩個協助函數。

如果你已經在第一個硬碟以外安裝了DOS（或Windows），你必須使用硬碟交換技術，因為OS只能從第一個硬啟動。GRUB所使用的變通方案是命令drivemap，象這樣：

drivemap -s (hd0) (hd1)

這在你的第一個及第二個硬碟間執行一個虛擬交換。

注意：僅當DOS（或Windows）使用BIOS來訪問交換硬碟時，這才起作用。如果OS為硬碟使用一個特殊的磁碟機，這可能不能工作。

如果你在硬碟上安裝了多個DOS或Windows，會引起另一個問題，因為如果有多個用於DOS/Windows的主要磁碟分割，會引起混淆。毫無疑問你應該避免這樣做，不過如果你想這樣做，有一個解決方案。使用分區隱藏/解隱藏技術。

如果GRUB隱藏了一個DOS（或Windows）分區，DOS（或Windows）將忽略 這個分區。如果GRUB解隱藏一個DOS（或Windows）分區，DOS（或Windows）將檢測到這個分區。這樣，如果你已經在第一個硬碟的第一、 第二分區上安裝了DOS（或Windows），並且希望從第一個分區上啟動，像下面那樣做：

parttool (hd0,1) hidden-

parttool (hd0,2) hidden+

set root=(hd0,1)

chainloader +1

parttool ${root} boot+

Boot

 

 

 

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