26. Досистемная загрузка: первичный и вторичный загрузчик

первичный загрузчик

Первая стадия загрузки компьютера: программа, размер и возможности которой зависят от аппаратных требований и функций BIOS. Основная задача — найти и загрузить вторичный загрузчик.

Загрузка сектора MBR содержит таблицу разбиения диска и определяет загрузку разделов. У каждого диска может быть свой MBR. Является предзагрузчиком, который считывает, где загрузчик. Эта схема позволяет использовать или загружать различные ОС, дает возможность выбора.

boot = /dev/had – загрузчик в начальный (первый) диск

map = /boot/map – карта загрузки

image = /boot/vmlin-up – где ядра

root = /dev/hdal – корневая файловая система, находящаяся в первичном загрузчике

вторичный загрузчик

Вторая стадия загрузки компьютера: программа, размер и возможности которой практически не зависят от аппаратных требований. Основная задача — полностью подготовить и запустить загрузку операционной системы. Загрузка ядра ОС и его настройка для работы. Ядро системы находится в файловой системе в файле.

27. Досистемная загрузка: загрузчики lilo и grub

LILO

Подсистема загрузки LILO использует и для первичного, и для вторичного загрузчика схему с картой размещения. Это делает работу с LILO занятием, требующем повышенной аккуратности, так как изменение процедуры загрузки не атомарно: сначала пользователь изменяет ядро или его модули, потом — редактирует файл /etc/lilo.conf, в котором содержатся сведения обо всех вариантах загрузки компьютера, а затем — запускает команду lilo, которая собирает таблицы размещения для всех указанных ядер и вторичного загрузчика и записывает первичный и вторичный загрузчик вместе с картами в указанное место диска. Первичный загрузчик LILO (он называется LI) можно записывать и в MBR, и в начало раздела Linux.

Простейшая настройка LILO определяет ровно один вариант загрузки: первичный загрузчик записывается в начало первого жёсткого диска (строчка boot=/dev/hda), карту размещения утилита lilo записывает в файл /boot/map, ядро добывается из файла /boot/vmlinuz-up, а запись root=/dev/hda1 указывает ядру, что корневая файловая система находится на первом разделе первого диска.

Linux был установлен на пятый раздел диска (о нумерации разделов в IBM-совместимых компьютерах рассказано в лекции Работа с внешними устройствами), а на первом находится MS-DOS. Кроме загрузки MS-DOS предусмотрено два варианта загрузки Linux и ещё один — любой операционной системы с дискеты. Каждый вариант загрузки помечен строкой label=вариант. При старте LILO выводит простейшее3 окошко, в котором перечислены все метки (в данном случае — «linux-up», «failsafe», «dos» и «floppy»). Пользователь с помощью «стрелочек» выбирает нужный ему вариант и нажимает Enter. При необходимости пользователь может вручную дописать несколько параметров, они передадутся ядру системы. Если пользователь ничего не трогает, по истечении тайм-аута выбирается метка, указанная в поле default.

Ещё несколько пояснений. Метки linux-up и failsafe в примере используют одно и то же ядро (vmlinuz-up), но во втором случае перенастраивается режим графической карты и добавляются параметры, отключающие поддержку необязательных для загрузки аппаратных расширений (многопроцессорность, автоматическое управление электропитанием и т. п.). Строчку, стоящую после append= пользователь мог бы ввести и самостоятельно, это и есть параметры ядра. Поле initrd= указывает, в каком файле находится стартовый виртуальный диск (ему посвящён раздел Boot..Стартовый виртуальный диск и модули ядра этой лекции), а внушающая некоторые опасения надпись «unsafe» (для метки floppy) означает всего лишь, что дискета — съёмное устройство, поэтому бессмысленно во время запуска lilo проверять правильность её загрузочного сектора и составлять карту.

Наконец, записи вида other=устройство говорят о том, что LILO неизвестен тип операционной системы, находящейся на этом устройстве, а значит, загрузить ядро невозможно. Зато ожидается, что в первом секторе устройства будет обнаружен ещё один первичный загрузчик, LILO загрузит его и передаст управление по цепочке. Так и загружается MS-DOS на этой машине: первичный загрузчик берётся (по метке dos) из начала первого раздела первого диска.

GRUB

Подсистема загрузки GRUB устроена более сложно. Она также имеет первичный загрузчик, который записыватеся в первый сектор диска или раздела, и вторичный загрузчик, располагаемый в файловой системе. Однако карта размещения в GRUB обычно используется только для т. н. «полуторного» загрузчика («stage 1.5») — по сути дела, драйвера одной определённой файловой системы. Процедура загрузки при этом выглядит так. Первичный загрузчик загружает полуторный по записанной в него карте размещения. Эта карта может быть очень простой, так как обычно полуторный загрузчик размещается непосредственно после первичного подряд в нескольких секторах4, или в ином специально отведённом месте вне файловой системы. Полуторный загрузчик умеет распознавать одну файловую систему и находить там вторичный уже по имени (обычно /boot/grub/stage2). Наконец, вторичный загрузчик, пользуясь возможностями полуторного, читает из файла /boot/grub/menu.lst меню, в котором пользователь может выбирать варианты загрузки так же, как и в LILO. Таким образом, обновление и перенастройка установленного GRUB не требует пересчёта карт размещения и изменения чего-то, кроме файлов в каталоге /boot/grub.

Разница между lilo.conf только в синтаксисе, да ещё в том, что жёсткие диски и разделы на них GRUB именует по-своему, в виде (hdномер_диска,номер_раздела), причём нумеровать начинает с нуля. Метки («title») тоже нумеруются с нуля, так что запись default 0 означает, что по истечении тайм-аута будет загружена самая первая конфигурация (по имени «linux-up»).

Изучая руководство по GRUB, было обнаружено гораздо более важное отличие от LILO. Оказывается, в GRUB не только параметры, но и сами файлы (ядро, стартовый виртуальный диск и т. п.) распознаются и загружаются в процессе работы. Вместо пунктов меню можно выбрать режим командной строки, подозрительно похожий на bash, в котором заставить GRUB загрузить какое-нибудь другое, не предписанное конфигурацией, ядро, посмотреть содержимое каталогов файловой системы, распознаваемой полуторным загрузчиком, и даже содержимое этих файлов, невзирая ни на какие права доступа: система-то ещё не загружена. Мало того, можно по-своему перенастроить загрузчик и записать результаты настройки. Так и не успев сполна насладиться неожиданной свободой, было обнаружено, что выход в командную строку защищён паролем.