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MBR与grub

MBR与grub

作者: zhiqiu | 来源:发表于2017-04-25 17:00 被阅读0次

    今天折腾了一天,安装minix3。

    我用的硬盘是之前装了linux的,用minix安装光盘进入,setup一路走过去,在分区那里把之前的linux分区删除,然后安装minix3。安装结束之后,重启进入grub。折腾许久,排除了主板、硬盘、CD以及安装方式的问题,最后发现是MBR的问题。

    因为原来安装了linux,所以磁盘MBR有grub的部分代码,但是安装minix时候,删除分区并不会重写MBR,所以开机后就无法正确引导了。后来用disk genius重写MBR,然后再安装就好了。之后再官方查到一个解决方案,没有尝试,可能也有效。

    http://wiki.minix3.org/doku.php?id=usersguide:installationtroubleshooting

    把MBR和grub的一些知识总结下吧。

    MBR(Main Boot Record)是磁盘最前边的一段主引导记录(一段程序),由于在硬盘的第一个扇区,所以也把该扇区做主引导扇区,它在硬盘上的位置是(0柱面,0磁头,1扇区)。因此,谈到MBR时,有时候是指主引导记录(扇区前面446字节),有时候是指主引导扇区(512字节)。(该扇区后面部分是4个16字节的磁盘分区表,以及2字节的结束标志)。

    标准MBR扇区结构

    当系统加电后,系统收线读取硬件固化在主板ROM上的bios程序,并开始执行。bios首先检查硬件,初始化基础中断向量和寄存器等,然后根据bios中设置的启动顺序将控制器交给下一阶段,即到MBR。

    MBR载入到内存,开始执行。MBR的主要作用是检查分区表是否正确并且将控制权交给硬盘主分区(活动分区)上的引导程序(如GNU GRUB)。

    一个磁盘只能支持4个主分区,每个分区表结构如下:

    分区结构信息

    由于最后分区总扇区号是4字节,所以一个分区最大是2^32个扇区,如果每个扇区是512字节,那么一个最大的主分区就是2TB。如果考虑到,扇区号(逻辑地址)也是4字节的,那么一个磁盘最大就是2TB,所以每个主分区只能有1/4磁盘大小。磁盘还可以把某个区设置扩展分区,理论上该扩展分区可以划分无数个逻辑分区。

    控制权到活动分区后,主要有两种情况,一是卷引导记录,计算机会读取激活分区的第一个扇区,叫做卷引导记录(Volume boot record,缩写为VBR),其作用是告诉计算机,操作系统在这个分区里的位置。然后,计算机就会加载操作系统了。另一种情况是,有启动管理器(boot loader)的情况,如grub。在这种情况下,执行MBR后将控制器交给grub,在grub中可以由用户选择启动哪个分区的哪个系统。

    控制器到操作系统后,加载内核。以Linux系统为例,先载入/boot目录下面的kernel。内核加载成功后,第一个运行的程序是/sbin/init。它根据配置文件(Debian系统是/etc/initab)产生init进程。这是Linux启动后的第一个进程,pid进程编号为1,其他进程都是它的后代。然后,init线程加载系统的各个模块,比如窗口程序和网络程序,直至执行/bin/login程序,跳出登录界面,等待用户输入用户名和密码。

    至此,全部启动过程完成。

    补充,GRUB是GRand Unified Bootloader的缩写,它是一个多重操作系统启动管理器。用来引导不同系统。GRUB是一个系统引导程序,分为两个阶段,第一阶段它保存在MBR中。用汇编语言编写,也就是MBR中的引导程序部分。①基本的硬件设备初始化(屏蔽所有的中断、关闭处理器内部指令/数据cache 等)。②为加载 Bootloader 的Stage2 准备空间。③如果是从某个固态存储媒质中,则拷贝 Bootloader 的stage2 到RAM 空间中。④设置好堆栈。⑤跳转到 stage2 的C 程序入口点。GRUB引导程序的第二阶段,通常用C语音编写,这个阶段的任务有: ①初始化本阶段要使用到的硬件设备。②检测系统内存映射。③将kernel 映像和根文件系统映像从flash 上读到RAM 空间中。④为内核设置启动参数⑤调用内核。它通常保存在/boot/grub/中。 当我们启动系统进入GRUB界面时,会看到有选择信息,如果我们自己编译了系统内核的话,你可以选择从某个内核启动。同时要注意的是GRUB的配置文件和内核在/boot分区。从前面分析我们可以看出,/BOOT和MBR不存在包含关系。GRUB第一阶段需要去MBR中去读引导程序,GRUB第二阶段需要到/boot分区读系统内核和配置文件。

    附:

    linux启动过程

    grub第二阶段,根据/boot/gurb/grub.cfg中的内容,找到kernel和initrd,并拷贝到内存中。initrd是Initial RAM Disk的缩写,这个文件是在安装系统时产生的,是一个临时的根文件系统(rootfs)。因为Kernel为了精简,只保留了最基本的模块,因此,Kernel上并没有各种硬件的驱动程序,也就无法识rootfs所在的设备,故产生了initrd这个文件,该文件装载了必要的驱动模块,当Kernel启动时,可以从initrd文件中装载驱动模块,直到挂载真正的rootfs,然后将initrd从内存中移除。

    Kernel会以只读方式挂载根文件系统,当根文件系统被挂载后,开始装载第一个进程(用户空间的进程),执行/sbin/init,之后就将控制权交接给了init程序。

    参考:

    http://www.blogfshare.com/mbr-dpt-ebr.html

    http://blog.csdn.net/dale_chenjiawen/article/details/44282673

    http://www.cnblogs.com/codecc/p/boot.html

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