Lyrics
Процесс загрузки FreeBSD
Включение компьютера и запуск операционной системы ставит интересную дилемму. По определению, компьютер не знает, как что-либо делать, пока операционная система не запущена. Это включает в себя запуск программ с диска. Если компьютер не может запустить программу с диска без операционной системы, а программы операционной системы находятся на диске, как запускается операционная система?
Эта проблема аналогична проблеме из книги "Приключения барона Мюнхгаузена". Персонаж частично провалился в люк и выбрался наружу, ухватившись за ремни для загрузки. На заре развития вычислительной техники термин bootstrap применялся к механизму, используемому для загрузки операционной системы. С тех пор он стал сокращаться до "booting".
На оборудовании x86 базовая система ввода-вывода (BIOS) отвечает за загрузку операционной системы. BIOS ищет на жестком диске главную загрузочную запись (MBR), которая должна быть расположена в определенном месте на диске. BIOS обладает достаточными знаниями для загрузки и запуска MBR и предполагает, что MBR затем сможет выполнять остальные задачи, связанные с загрузкой операционной системы, возможно, с помощью BIOS.
Код внутри MBR обычно называется менеджером загрузки, особенно когда он взаимодействует с пользователем. Менеджер загрузки обычно содержит больше кода на первой дорожке диска или в файловой системе. Примеры менеджеров загрузки включают стандартный менеджер загрузки FreeBSD boot0, также называемый Boot Easy, и Grub, который используется многими дистрибутивами Linux®.
Если установлена только одна операционная система, MBR выполняет поиск первого загрузочного (активного) фрагмента на диске, а затем запускает код на этом фрагменте для загрузки остальной части операционной системы. При наличии нескольких операционных систем может быть установлен другой менеджер загрузки для отображения списка операционных систем, чтобы пользователь мог выбрать одну из них для загрузки.
Оставшаяся часть системы начальной загрузки FreeBSD разделена на три этапа. На первом этапе известно ровно столько, чтобы перевести компьютер в определенное состояние и запустить второй этап. Второй этап может сделать немного больше, прежде чем запускать третий этап. Третий этап завершает задачу загрузки операционной системы. Работа разделена на три этапа, поскольку MBR накладывает ограничения на размер программ, которые могут запускаться на первом и втором этапах. Объединение задач воедино позволяет FreeBSD предоставлять более гибкий загрузчик.
Затем запускается ядро, которое начинает проверять наличие устройств и инициализировать их для использования. Как только процесс загрузки ядра завершен, ядро передает управление пользовательскому процессу init(8), который проверяет, что диски находятся в пригодном для использования состоянии, запускает конфигурацию ресурсов пользовательского уровня, которая монтирует файловые системы, настраивает сетевые карты для взаимодействия по сети и запускает процессы, настроенные на запуск при запуске.
В этом разделе более подробно описываются эти этапы и демонстрируется, как взаимодействовать с процессом загрузки FreeBSD.
Менеджер загрузки
Код менеджера загрузки в MBR иногда называют нулевым этапом процесса загрузки. По умолчанию FreeBSD использует менеджер загрузки boot0.
MBR, установленный установщиком FreeBSD, основан на /boot/boot0. Размер и возможности boot0 ограничены 446 байтами из-за таблицы фрагментов и 0x55AA идентификатора в конце MBR. Если установлен boot0 и несколько операционных систем, во время загрузки будет отображаться сообщение по типу F1 Win F2 FreeBSD Default: F2
Первый этап, boot1, очень прост, поскольку его размер может составлять всего 512 байт. Он знает достаточно о bsdlabel FreeBSD, который хранит информацию о фрагменте, чтобы найти и выполнить boot2.
Второй этап, boot2, немного сложнее и понимает файловую систему FreeBSD в достаточной степени, чтобы находить файлы. Он может предоставить простой интерфейс для выбора ядра или загрузчика для запуска. Запускается загрузчик, который намного сложнее и предоставляет файл конфигурации загрузки. Если процесс загрузки прерывается на втором этапе, отображается следующий интерактивный экран: >> FreeBSD/i386 BOOT
Default: 0:ad(0,a)/boot/loader
boot:
Третий этап
Загрузчик является заключительной стадией трехэтапного процесса начальной загрузки. Он расположен в файловой системе, обычно как /boot/loader.
Загрузчик задуман как интерактивный метод настройки, использующий встроенный набор команд, подкрепленный более мощным интерпретатором, который имеет более сложный набор команд.
Последний этап
Как только ядро загружается либо с помощью loader, либо с помощью boot2, который обходит loader, оно проверяет все флаги загрузки и при необходимости корректирует свое поведение.
