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Linux系統(tǒng)是一種開放源代碼的操作系統(tǒng)，具有安全、穩(wěn)定、高效等優(yōu)點(diǎn)，適用于服務(wù)器、嵌入式系統(tǒng)、移動設(shè)備等多種場景。在Linux系統(tǒng)啟動的過程中，引導(dǎo)過程顯得尤為關(guān)鍵。從BIOS到GRUB，本文將解析Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)過程，并闡述其中的具體細(xì)節(jié)。
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一、BIOS
BIOS是計算機(jī)系統(tǒng)的固化程序，它主要負(fù)責(zé)計算機(jī)系統(tǒng)的啟動和自檢。當(dāng)計算機(jī)電源打開時，BIOS首先進(jìn)行自檢，檢測計算機(jī)的硬件是否正常，同時還會讀取CMOS中的數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)日期/時間、I/O設(shè)置、初次啟動標(biāo)志等信息。若自檢無誤，BIOS會將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給啟動介質(zhì)。BIOS支持的啟動介質(zhì)有硬盤、軟盤、光盤、USB等，其中硬盤是最常用的啟動介質(zhì)。
二、MBR
當(dāng)BIOS將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給硬盤時，會讀取硬盤的之一個扇區(qū)（0號柱面0號磁頭第1個扇區(qū)），當(dāng)作啟動扇區(qū)。這個扇區(qū)通常被稱為主引導(dǎo)記錄（Master Boot Record，MBR）。MBR的結(jié)構(gòu)包含引導(dǎo)程序和分區(qū)表。引導(dǎo)程序是一個小程序，通常占用446個字節(jié)。它的作用是尋找操作系統(tǒng)的引導(dǎo)程序，并將控制權(quán)交給引導(dǎo)程序。分區(qū)表則記錄了硬盤的分區(qū)信息，其中每個分區(qū)的信息占用16字節(jié)。
三、引導(dǎo)程序
引導(dǎo)程序是操作系統(tǒng)的引導(dǎo)程序，它通常被放置在硬盤的之一個可引導(dǎo)分區(qū)（一般為C://）的起始扇區(qū)。在Linux系統(tǒng)中，引導(dǎo)程序通常為GRUB或LILO。接下來我們介紹GRUB的引導(dǎo)過程。
四、GRUB
GRUB（GRand Unified Bootloader）是一款功能強(qiáng)大的引導(dǎo)程序，它支持多種操作系統(tǒng)的啟動，甚至可以在同一系統(tǒng)中引導(dǎo)多個不同內(nèi)核的操作系統(tǒng)。GRUB的引導(dǎo)過程主要經(jīng)過三個階段：之一階段、第二階段和操作系統(tǒng)加載。
1.之一階段
當(dāng)BIOS將控制權(quán)交給MBR時，MBR中的引導(dǎo)程序會讀取并加載之一階段GRUB的core.img文件。core.img文件中包含的代碼會根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)存情況加載第二階段的代碼。
2.第二階段
第二階段的代碼位于/boot/grub目錄下的stage2文件。這里面包含了一個文件系統(tǒng)驅(qū)動程序，以及一些基本的GRUB命令。此外，還有一張映像表，用于記錄操作系統(tǒng)所在分區(qū)的位置及大小。在第二階段，用戶可以使用GRUB菜單選擇要啟動的操作系統(tǒng)。
3.操作系統(tǒng)加載
用戶選擇要啟動的操作系統(tǒng)后，GRUB會將內(nèi)核鏡像加載到內(nèi)存中，并將控制權(quán)交給內(nèi)核。內(nèi)核開始運(yùn)行，并根據(jù)/boot/grub/grub.cfg文件或/boot/grub/menu.lst文件來加載系統(tǒng)所需的模塊和驅(qū)動程序。這些模塊通常包括文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、聲卡、顯卡等。一旦內(nèi)核和驅(qū)動程序加載完成，系統(tǒng)就開始運(yùn)行了。
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本文從BIOS到GRUB，介紹了Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)過程。每個環(huán)節(jié)都非常重要，其中引導(dǎo)程序更是關(guān)鍵所在，它決定了系統(tǒng)的啟動能否成功。對于想要深入了解Linux系統(tǒng)的人來說，掌握引導(dǎo)過程的細(xì)節(jié)是必不可少的。
相關(guān)問題拓展閱讀：
- Linux與Windows 10用grub引導(dǎo)教程
Linux與Windows 10用grub引導(dǎo)教程
去年暑假的時候，寫了一篇如何裝 Linux 和 Windows 10 雙系統(tǒng)的文章發(fā)在了上，我寫這篇文章的原因是當(dāng)初裝雙系統(tǒng)確實是折騰了許久，網(wǎng)上也找不到一篇詳盡的教程。由于去年對于寫教程還不是熟練，而這一年多的使用過程也遇到了一些問題，所以就準(zhǔn)備「Refactoring」這篇文章。
在教程正式開始之前，先花一點(diǎn)時間說明 EFI 分區(qū)的組成和作用。
首先，在你裝了 Windows 之后，Windows 在裝機(jī)過程中會將硬盤劃分出一個約 100m 大小的分區(qū)，稱為 EFI 分區(qū)這個分區(qū)就是起引導(dǎo)作用的。在資源管理器中是看不到的這個分伍純盯區(qū)的，可以在磁盤管理中看到，管理則需要借助 DG 工具 。便于說明，在裝好了 Linux 之后，我將 EFI 掛載至 boot 分區(qū)截圖：
可以看到，該分區(qū)包含 3 個文件夾（如果你沒有裝 Linux 的話，就只有兩個），分別是 Boot、Microsoft 和 Manjaro，其中 Boot 文件夾就是 UEFI 引導(dǎo)所必需的文件。
我們繼續(xù)打開 Microsoft/Boot 文件夾：
這些文件就是啟動 Windows 10 所必需的，包含了語言包、字體等，BCD 包含了 Windows 引導(dǎo)開始以后的信息。其中，
bootm.efi 是 Windows 默認(rèn)引導(dǎo)文件
。
以上是采用 UEFI 啟動 Windows 10 的文件結(jié)構(gòu)，也就是說，當(dāng)你按下開機(jī)按鈕的時候，首先 UEFI 找到 EFI 分區(qū)的 Boot 文件夾，然后加載 bootx64.efi 文件，讀取文件信息，找到 EFI/Microsoft/Boot/bootm.efi ，按照 bootm.efi 的要求，加載所需的啟動信息，啟動 Windows 10。
在正式裝系統(tǒng)之前，我們還需要做一些準(zhǔn)備工作：
這個功能的作用是在于關(guān)機(jī)的時候不完全斷電，類似將系統(tǒng)處于「休眠」?fàn)顟B(tài)，這樣可以讓開機(jī)更加迅速。但這也就導(dǎo)致了只能使用 Windows 系統(tǒng)。
在默認(rèn)情況下，UEFI 固件只會加載那些被簽名的引導(dǎo)程序。在缺少 Secure Boot 功能的傳統(tǒng) PC 機(jī)上，惡意的后門程序可以加載自身，進(jìn)而搖身一變偽裝成一個引導(dǎo)程序。這樣的話，BIOS 就會在啟動的時候加載后門程序，這樣它就可以躲過操作系統(tǒng)，把自己隱藏得很深。
但是不得不說，這對我們安裝 Linux 造成了很大的困擾，也是直接導(dǎo)致我們重啟到 Windows 10 后進(jìn)不去 Linux 的原因。
首先我們要關(guān)閉這個功能：進(jìn)入 BIOS 找到 Secure Boot，選擇腔和 disabled，這樣就關(guān)閉了。當(dāng)然，有些人進(jìn)入 BIOS 會發(fā)現(xiàn) Secure Boot 這個選項是灰色的（比如我的就是），這時你需要先給你的 BIOS 設(shè)一個密碼，然后就能關(guān) Secure Boot 了。
所有的準(zhǔn)備都已經(jīng)完成，這時就可以準(zhǔn)備刻錄 U 盤了，不推薦 UltraISO，經(jīng)親測，軟碟通僅刻錄 Ubuntu 能成功，其它絕大多數(shù)發(fā)行版都會失敗。推薦「 Rufus 」和「 USBWriter 」，這兩個軟件都可以。
刻錄完成后，重啟按 f12 ，選擇從 USB 設(shè)備啟動，對于絕大多數(shù)發(fā)行版來說一路回車就行了，只需要注意一點(diǎn)：
在選擇掛載 boot 位置的時候，一定要掛載在 efi 分區(qū)
，別的都不行。
重啟之后，不出意外的話，你會直接進(jìn)入 Windows 10，不要擔(dān)心，這時 Linux 已經(jīng)安裝成功了，我們只需要將引導(dǎo)文件替換一下。
先用 DG 打開 EFI 分區(qū)，你會看到多了一個文件夾，名稱取決于你安裝的是哪一個發(fā)行版。我安裝的是 Manjaro Linux，名稱就是 Manjaro，打開之后會發(fā)現(xiàn)里面有一個名為 grubx64.efi 的文件，這就是啟動 Linux 的引導(dǎo)文件褲擾。和 Windows 10 的 bootm.efi 類似，我們想要用 grubx64.efi 引導(dǎo)代替掉 bootm.efi，這樣就可以用 GRUB 引導(dǎo)了。步驟：
至此，如果你安裝的是除 Arch 之外絕大多數(shù)發(fā)行版，那么接下來就和你沒有啥關(guān)系了，你已經(jīng)成功了，好好享受吧！
開機(jī)之后會發(fā)現(xiàn)進(jìn)入 GRUB 的引導(dǎo)了，通常會包含至少三個選項（以 Manjaro 舉例）：Manjaro、Manjaro 高級選項和 Windows Manager。這就代表你已經(jīng)完美的解決了 Windows 和 Linux 雙系統(tǒng)引導(dǎo)的問題。
這一點(diǎn)是我安裝 Arch Llinux 的時候發(fā)現(xiàn)的，Arch Linux 安裝過程是手動安裝的，在編寫 GRUB 的時候會掃描不到 Windows Manager 所在的分區(qū)（當(dāng)然可能不是所有人都會遇到），所以在 GRUB 界面可能會看不到 Windows Manager 選項，導(dǎo)致進(jìn)不去 Windows 10，這里就需要手動編輯 GRUB 信息，我們打開 /boot/grub/grub.cfg 文件，發(fā)現(xiàn)里面確實沒有 Windows 10 的啟動信息，在后面加上：
注意
：
這里的 $hints_string ，代表的是終端執(zhí)行命令：
后的輸出；
而 $fs_uuid 代表的是：
的輸出。
然后保存。在終端執(zhí)行命令： sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg ，就 OK 了。
到此，Arch Linux 和 Windows 10 雙系統(tǒng)也配置完畢了。
在使用這一年多的時間，遇到了以下的幾個問題：
最后：祝使用愉快。
linux系統(tǒng)引導(dǎo)過程的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于linux系統(tǒng)引導(dǎo)過程,從BIOS到GRUB：解析Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)過程,Linux與Windows 10用grub引導(dǎo)教程的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。
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