深入了解Linux引导扇区：探索Linux启动过程中的第一步（linux引导扇区）

深入了解Linux引导扇区：探索Linux启动过程中的第一步

Linux引导扇区，是指安装在存储介质的引导扇区，是Linux启动过程中的第一步。这个扇区包含引导程序，引导程序负责加载Linux内核并控制系统启动过程中的各个环节。这篇文章将带你深入了解Linux引导扇区，探索Linux启动过程中的第一步。

引导扇区组成

Linux引导扇区通常是MBR（Master Boot Record）扇区。 MBR是存储设备的第一个扇区，包含了一个引导程序和分区表。在BIOS启动时，BIOS会将MBR扇区载入内存，并执行MBR中的引导程序。Linux引导扇区由两个组件组成：

1. 引导程序（Boot Loader）

引导程序是Linux内核的第一层，负责在系统启动时加载内核，并控制启动过程中的各个阶段。Linux引导程序通常有两种：GRUB和LILO。GRUB（GRand Unified Bootloader）是一种功能强大的引导程序，支持多操作系统的启动配置。LILO（LI nux LO ader）是Linux系统最早的引导程序，但现在已经很少使用。

2. 引导参数（Boot Parameters）

引导参数是引导程序传递给内核的一些配置参数。Linux引导参数通常包括硬件信息、内存信息、启动参数等。这些配置参数可以通过修改引导程序的配置文件进行修改。

引导扇区启动过程

Linux引导扇区启动过程包含以下几个步骤：

1. 加载MBR

当BIOS启动时，会在存储设备的第一个扇区（MBR扇区）中寻找引导程序。

2. 执行引导程序

BIOS 找到MBR后，会将MBR的第一条指令加载到内存，并执行引导程序。

3. 引导程序加载内核

引导程序的主要功能是加载Linux内核。引导程序的配置文件指定内核的位置和启动参数，然后引导程序将内核加载到内存中，并将控制权交给内核。

4. 内核初始化

内核初始化是围绕系统启动的所有操作的基础。它的任务是确定（或检测）硬件环境、设置内核配置参数、初始化启动子系统、加载安装的模块、为系统中断控制器、存储器控制器和目录结构等建立基本架构。

5. 用户空间启动

内核初始化后，将开始启动用户空间。用户空间由许多程序和服务组成，包括操作系统的基本服务和其他应用程序。

参考代码

BIOS数据结构：

struct bios_data {
 /* 扩展 BIOS 数据区 */
 struct bios_ext_data ext;
 /* 以下三个区域是由 BIOS 中断 13h 和 15h 填充 */
 u16 hd_cnt;             /* 存储器安装的 IDE 硬盘数目(1-4) */
 u16 fd_cnt;             /* 存储器安装的软盘驱动器数目（1-2） */
 u16 printer_cnt;        /* 存储器安装的打印机数目(0-3) */
 u16 px_irq0;            /* 主板使用 IRQ0 的 DOS 向量 */
 u16 dpi;                /* 安装的打印机BIOS中断 */
 u16 ps2_flag;           /* PS2标志 */
 u16 rambase_lb;         /* RAM起始地址（分段）*/
 u16 ramsize_k;          /* RAM大小（KB）*/
 u16 ebda_b;             /* 扩展存储的BIOS数据区起始地址 */
 u16 kbd_flag;           /* 键盘标志 */
};

GRUB引导程序：

title Linux
root (hd0,0)
kernel /boot/vmlinuz-3.13.0-74-generic root=/dev/sda1 ro
initrd /boot/initrd.img-3.13.0-74-generic

Linux内核初始化：

void __init start_kernel(void)
{
    /* 设置内核栈 */
    set_task_stack_end_magic(&init_task);

    /* 初始化执行环境 */
    setup_arch(&command_line);
    /* 初始化调度器、标号、時钟 */
    scheduler_init();
    mm_init();
    trap_init();
    /* 启动初始化进程，进而启动用户空间 */
    init_post();
    initcall_run_list(initcall_levels);
}