从BIOS到GRUB：解析Linux系统的引导过程 (linux系统引导过程)

Linux系统是一种开放源代码的操作系统，具有安全、稳定、高效等优点，适用于服务器、嵌入式系统、移动设备等多种场景。在Linux系统启动的过程中，引导过程显得尤为关键。从BIOS到GRUB，本文将解析Linux系统的引导过程，并阐述其中的具体细节。

一、BIOS

BIOS是计算机系统的固化程序，它主要负责计算机系统的启动和自检。当计算机电源打开时，BIOS首先进行自检，检测计算机的硬件是否正常，同时还会读取CMOS中的数据，包括系统日期/时间、I/O设置、初次启动标志等信息。若自检无误，BIOS会将控制权转交给启动介质。BIOS支持的启动介质有硬盘、软盘、光盘、USB等，其中硬盘是最常用的启动介质。

二、MBR

当BIOS将控制权转交给硬盘时，会读取硬盘的之一个扇区（0号柱面0号磁头第1个扇区），当作启动扇区。这个扇区通常被称为主引导记录（Master Boot Record，MBR）。MBR的结构包含引导程序和分区表。引导程序是一个小程序，通常占用446个字节。它的作用是寻找操作系统的引导程序，并将控制权交给引导程序。分区表则记录了硬盘的分区信息，其中每个分区的信息占用16字节。

三、引导程序

引导程序是操作系统的引导程序，它通常被放置在硬盘的之一个可引导分区（一般为C://）的起始扇区。在Linux系统中，引导程序通常为GRUB或LILO。接下来我们介绍GRUB的引导过程。

四、GRUB

GRUB（GRand Unified Bootloader）是一款功能强大的引导程序，它支持多种操作系统的启动，甚至可以在同一系统中引导多个不同内核的操作系统。GRUB的引导过程主要经过三个阶段：之一阶段、第二阶段和操作系统加载。

1.之一阶段

当BIOS将控制权交给MBR时，MBR中的引导程序会读取并加载之一阶段GRUB的core.img文件。core.img文件中包含的代码会根据系统内存情况加载第二阶段的代码。

2.第二阶段

第二阶段的代码位于/boot/grub目录下的stage2文件。这里面包含了一个文件系统驱动程序，以及一些基本的GRUB命令。此外，还有一张映像表，用于记录操作系统所在分区的位置及大小。在第二阶段，用户可以使用GRUB菜单选择要启动的操作系统。

3.操作系统加载

用户选择要启动的操作系统后，GRUB会将内核镜像加载到内存中，并将控制权交给内核。内核开始运行，并根据/boot/grub/grub.cfg文件或/boot/grub/menu.lst文件来加载系统所需的模块和驱动程序。这些模块通常包括文件系统、网络、声卡、显卡等。一旦内核和驱动程序加载完成，系统就开始运行了。

：

本文从BIOS到GRUB，介绍了Linux系统的引导过程。每个环节都非常重要，其中引导程序更是关键所在，它决定了系统的启动能否成功。对于想要深入了解Linux系统的人来说，掌握引导过程的细节是必不可少的。

相关问题拓展阅读：

• Linux与Windows 10用grub引导教程

Linux与Windows 10用grub引导教程

去年暑假的时候，写了一篇如何装 Linux 和 Windows 10 双系统的文章发在了上，我写这篇文章的原因是当初装双系统确实是折腾了许久，网上也找不到一篇详尽的教程。由于去年对于写教程还不是熟练，而这一年多的使用过程也遇到了一些问题，所以就准备「Refactoring」这篇文章。

在教程正式开始之前，先花一点时间说明 EFI 分区的组成和作用。

首先，在你装了 Windows 之后，Windows 在装机过程中会将硬盘划分出一个约 100m 大小的分区，称为 EFI 分区这个分区就是起引导作用的。在资源管理器中是看不到的这个分伍纯盯区的，可以在磁盘管理中看到，管理则需要借助 DG 工具 。便于说明，在装好了 Linux 之后，我将 EFI 挂载至 boot 分区截图：

可以看到，该分区包含 3 个文件夹（如果你没有装 Linux 的话，就只有两个），分别是 Boot、Microsoft 和 Manjaro，其中 Boot 文件夹就是 UEFI 引导所必需的文件。

我们继续打开 Microsoft/Boot 文件夹：

这些文件就是启动 Windows 10 所必需的，包含了语言包、字体等，BCD 包含了 Windows 引导开始以后的信息。其中，

bootm.efi 是 Windows 默认引导文件

。

以上是采用 UEFI 启动 Windows 10 的文件结构，也就是说，当你按下开机按钮的时候，首先 UEFI 找到 EFI 分区的 Boot 文件夹，然后加载 bootx64.efi 文件，读取文件信息，找到 EFI/Microsoft/Boot/bootm.efi ，按照 bootm.efi 的要求，加载所需的启动信息，启动 Windows 10。

在正式装系统之前，我们还需要做一些准备工作：

这个功能的作用是在于关机的时候不完全断电，类似将系统处于「休眠」状态，这样可以让开机更加迅速。但这也就导致了只能使用 Windows 系统。

在默认情况下，UEFI 固件只会加载那些被签名的引导程序。在缺少 Secure Boot 功能的传统 PC 机上，恶意的后门程序可以加载自身，进而摇身一变伪装成一个引导程序。这样的话，BIOS 就会在启动的时候加载后门程序，这样它就可以躲过操作系统，把自己隐藏得很深。

但是不得不说，这对我们安装 Linux 造成了很大的困扰，也是直接导致我们重启到 Windows 10 后进不去 Linux 的原因。

首先我们要关闭这个功能：进入 BIOS 找到 Secure Boot，选择腔和 disabled，这样就关闭了。当然，有些人进入 BIOS 会发现 Secure Boot 这个选项是灰色的（比如我的就是），这时你需要先给你的 BIOS 设一个密码，然后就能关 Secure Boot 了。

所有的准备都已经完成，这时就可以准备刻录 U 盘了，不推荐 UltraISO，经亲测，软碟通仅刻录 Ubuntu 能成功，其它绝大多数发行版都会失败。推荐「 Rufus 」和「 USBWriter 」，这两个软件都可以。

刻录完成后，重启按 f12 ，选择从 USB 设备启动，对于绝大多数发行版来说一路回车就行了，只需要注意一点：

在选择挂载 boot 位置的时候，一定要挂载在 efi 分区

，别的都不行。

重启之后，不出意外的话，你会直接进入 Windows 10，不要担心，这时 Linux 已经安装成功了，我们只需要将引导文件替换一下。

先用 DG 打开 EFI 分区，你会看到多了一个文件夹，名称取决于你安装的是哪一个发行版。我安装的是 Manjaro Linux，名称就是 Manjaro，打开之后会发现里面有一个名为 grubx64.efi 的文件，这就是启动 Linux 的引导文件裤扰。和 Windows 10 的 bootm.efi 类似，我们想要用 grubx64.efi 引导代替掉 bootm.efi，这样就可以用 GRUB 引导了。步骤：

至此，如果你安装的是除 Arch 之外绝大多数发行版，那么接下来就和你没有啥关系了，你已经成功了，好好享受吧！

开机之后会发现进入 GRUB 的引导了，通常会包含至少三个选项（以 Manjaro 举例）：Manjaro、Manjaro 高级选项和 Windows Manager。这就代表你已经完美的解决了 Windows 和 Linux 双系统引导的问题。

这一点是我安装 Arch Llinux 的时候发现的，Arch Linux 安装过程是手动安装的，在编写 GRUB 的时候会扫描不到 Windows Manager 所在的分区（当然可能不是所有人都会遇到），所以在 GRUB 界面可能会看不到 Windows Manager 选项，导致进不去 Windows 10，这里就需要手动编辑 GRUB 信息，我们打开 /boot/grub/grub.cfg 文件，发现里面确实没有 Windows 10 的启动信息，在后面加上：

注意

：

这里的 $hints_string ，代表的是终端执行命令：

后的输出；

而 $fs_uuid 代表的是：

的输出。

然后保存。在终端执行命令： sudo grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg ，就 OK 了。

到此，Arch Linux 和 Windows 10 双系统也配置完毕了。

在使用这一年多的时间，遇到了以下的几个问题：

最后：祝使用愉快。

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