13、Linux内核启动与GRUB引导加载器详解

Linux内核启动与GRUB引导加载器详解

1. 引导加载器概述

在Linux系统启动过程中，内核和 init 程序启动之前，引导加载器负责启动内核。引导加载器的任务看似简单，即把内核加载到内存，然后使用一组内核参数启动内核，但它需要回答一些关键问题：
- 内核在哪里？
- 启动内核时应传递哪些内核参数？

通常，内核及其参数位于根文件系统中。然而问题在于，内核尚未运行，无法遍历文件系统查找所需文件，而且用于访问磁盘的内核设备驱动程序也不可用，这就形成了一个“先有鸡还是先有蛋”的问题。

在PC上，引导加载器使用基本输入/输出系统（BIOS）或统一可扩展固件接口（UEFI）来访问磁盘。几乎所有磁盘硬件都有固件，允许BIOS使用线性块寻址（LBA）访问连接的存储硬件。尽管这种访问模式性能较差，但它能实现对磁盘的通用访问。引导加载器通常是唯一使用BIOS进行磁盘访问的程序，而内核使用自己的高性能驱动程序。

文件系统的问题更为棘手。大多数现代引导加载器可以读取分区表，并内置了对文件系统的只读访问支持，因此能够查找和读取文件。这种能力使得动态配置和增强引导加载器变得更加容易。早期的Linux引导加载器并不具备这种能力，配置起来更加困难。

2. 引导加载器的任务

Linux引导加载器的核心功能包括：
- 在多个内核之间进行选择。
- 在不同的内核参数集之间进行切换。
- 允许用户手动覆盖和编辑内核映像名称及参数（例如进入单用户模式）。
- 支持启动其他操作系统。

自Linux内核诞生以来，引导加载器已经有了很大的发展，具备