Внутреннее устройство Linux

Обходной путь для таблицы GPT состоит в создании небольшого загрузочного раздела BIOS со специальным идентификатором UUID, чтобы предоставить место для размещения полного кода загрузчика системы. Однако таблица GPT обычно используется с интерфейсом UEFI, а не с традиционной системой BIOS, это приводит нас к схеме загрузки с применением интерфейса UEFI.

5.8.2. Загрузка с применением интерфейса UEFI

Производители компьютеров и компании, занимающиеся разработкой ПО, осознали, что традиционная система BIOS является весьма ограниченной, поэтому они решили разработать замену под названием расширенный интерфейс прошивки (EFI, Extensible Firmware Interface). Этому интерфейсу потребовалось некоторое время, чтобы прижиться в ПК, а теперь он достаточно распространен. Текущим стандартом является унифицированный интерфейс UEFI (Unified EFI), содержащий такие функции, как встроенная оболочка, а также возможность чтения таблиц разделов и навигация по файловым системам. Схема GPT является частью стандарта UEFI.

Загрузка систем с интерфейсом UEFI происходит совершенно иначе, и понять ее гораздо проще. Вместо исполняемого кода загрузки, который расположен вне файловой системы, здесь всегда присутствует специальная файловая система под названием «системный раздел EFI» (ESP, EFI System Partition), содержащий каталог efi. Каждый загрузчик системы обладает идентификатором и соответствующим подкаталогом, например efi/microsoft, efi/apple или efi/grub. Файл загрузчика системы снабжен расширением. efi и располагается в одном из таких подкаталогов вместе с дополнительными файлами поддержки.

примечание

Раздел ESP отличается от загрузочного раздела BIOS, описанного в подразделе 5.8.1, и обладает другим идентификатором UUID.

Однако есть здесь некоторая тонкость: нельзя просто взять и поместить код старого загрузчика системы в раздел ESP, поскольку этот код был написан для интерфейса BIOS. Вместо этого вы должны предоставить загрузчик системы, написанный для интерфейса UEFI. Например, при использовании загрузчика GRUB вы должны установить UEFI-версию загрузчика GRUB, а не BIOS-версию. Помимо этого, следует «известить» прошивку о новых загрузчиках системы.

Как отмечалось в разделе 5.6, есть сложности с «безопасной загрузкой».

5.8.3. Как работает загрузчик GRUB

Подведем итог нашему обзору загрузчика GRUB, рассмотрев то, как он выполняет свою работу.

1. Система BIOS или прошивка ПК инициализирует аппаратные средства и выполняет поиск кода загрузки в устройствах хранения в указанной загрузочной последовательности.

2. Обнаружив код загрузки, система BIOS или прошивка загружают и исполняют его. Именно здесь в дело вступает загрузчик GRUB.

3. Загружается ядро загрузчика GRUB.

4. Происходит инициализация ядра. К этому моменту загрузчик GRUB получает доступ к дискам и файловым системам.

5. Загрузчик GRUB идентифицирует свой загрузочный раздел и загружает в него конфигурацию.

6. Загрузчик GRUB дает пользователю возможность изменить конфигурацию.

7. По истечении времени ожидания или после ответных действий пользователя загрузчик GRUB выполняет конфигурирование (последовательность команд, о которых говорилось в подразделе 5.5.2).

8. В процессе конфигурирования загрузчик GRUB может загрузить дополнительный код (модули) в загрузочный раздел.

9. Загрузчик GRUB исполняет команду boot, чтобы загрузить и исполнить ядро, как определено командой linux в конфигурации.

Шаги 3 и 4 в приведенной схеме, когда загружается ядро загрузчика GRUB, могут оказаться сложнее вследствие повторяющейся неадекватности традиционных механизмов загрузки ПК. Самый главный вопрос: где расположено ядро загрузчика GRUB? Существует три основные возможности:

• по частям размещено в таблице MBR и перед началом первого раздела;

• в обычном разделе;

• в специальном загрузочном разделе: загрузочном разделе GPT, системном разделе EFI (ESP) или еще где-либо.

Во всех случаях, исключая наличие раздела ESP, система BIOS загружает 512 байт из таблицы MBR, и именно здесь начинается загрузчик GRUB. Этот небольшой фрагмент (отщепленный от файла boot.img из каталога загрузчика GRUB) еще не является ядром, но он содержит исходную точку для ядра, с которой начинается его загрузка.

Однако при наличии раздела ESP ядро загрузчика GRUB присутствует здесь в виде файла. Прошивка может просмотреть раздел ESP и напрямую исполнить ядро загрузчика GRUB или загрузчика любой другой операционной системы, размещенного здесь.