BIOS 和 EFI 介绍及其启动光盘制作

https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-biosefi-boot/

概述

现在不少安装光盘同时满足 EFI 平台和 BIOS 平台的引导要求，在本文中，学习如何制作同时满足 Legacy BIOS 平台和 EFI 平台启动的启动光盘。您将学习：

Legacy BIOS 概述、启动过程介绍以及制作 Legacy BIOS 平台的启动光盘步骤；

EFI 概述、启动过程介绍以及制作 EFI 平台的启动光盘步骤；

制作同时满足 Legacy BIOS 平台和 EFI 平台的启动光盘步骤。

Legacy BIOS boot 介绍及启动光盘制作

Legacy BIOS boot 介绍

首先了解一下 Legacy BIOS 如何启动或引导。当系统首次引导时，或系统被重置时，处理器会执行一个位于已知位置处的代码。这个位置在基本输入 / 输出系统（BIOS） 中，它保存在主板上的闪存中。CPU 会调用这个重置向量来启动一个位于闪存 /ROM 中的已知地址处的程序。通常，它执行一个启动自测（POST）来检查机器。最后，它从引导驱动器上的主引导记录（MBR）加载第一个扇区。

这时第一阶段的引导加载程序开始了。引导程序 boot loader 就位于 MBR 第一个扇区里面。此时 boot loader 就被装入 RAM 并执行。这个引导加载程序在大小上小于 512 字节（一个扇区），其作用是加载第二阶段的引导加载程序。

当第二阶段的引导加载程序被装入 RAM 并执行时，通常会显示一个动画屏幕，并将 Linux 和一个可选的初始 RAM 磁盘（临时根文件系统）加载到内存中。在加载映像时，第二阶段的引导加载程序就会将控制权交给内核映像，然后内核就可以进行解压和初始化了。在这个阶段 中，第二阶段的引导加载程序会检测系统硬件、枚举系统链接的硬件设备、挂载根设备，然后加载必要的内核模块。完成这些操作之后启动第一个用户空间程序（init），并执行高级系统初始化工作。

图 1. 开机过程示意图

制作支持 Legacy BIOS 启动光盘的步骤

步骤一：准备 isolinux.bin 和工作目录

在准备制作 ISO 的目录里添加一个子目录，比如 isolinux/ ，然后放入 isolinux.cfg 和一个对所有光盘都一样的 isolinux 提供的引导介质 isolinux.bin，当然还要放入相应的 kernel, initrd 等等，目录结构如下：

清单 1. myBIOSiso 目录结构

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|---isolinux | |---isolinux.bin | |---isolinux.cfg |---kernel |---initrd |---readme

步骤二：配置 isolinux.cfg

清单 2. 配置 isolinux.cfg

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prompt 1 timeout 100 default myBIOSiso label myBIOSiso kernel img2a append initrd=img3a load_ramdisk=1 prompt_ramdisk=0 ramdisk_size=60000 rw root=/dev/ram

步骤三：制作 BIOS 平台可启动光盘

清单 3. 制作 BIOS 平台可启动光盘的命令

1 2	# mkisofs -o output.iso -b isolinux/isolinux.bin -c \n isolinux/boot.cat -no-emul-boot -boot-load-size 4 -boot-info-table .

制作 iso 的时候要使用 -b 参数，用来指定 isolinux.bin 所在的路径，-c 参数的那个文件是自动

生成的，不用太担心，其余参数都是固定的。这里的路径都是相对于光盘的根的，而和制作光盘时的工作目录没有关系。

EFI boot 介绍及启动光盘制作

EFI boot 介绍

EFI 的全称是可扩展固件接口 (Extensible Firmware Interface)，它是 Intel 公司为全新类型的固件体系结构、接口和服务提出的建议性标准。该标准有两个主要用途：向操作系统的引导程序和某些在计算机初始化时运行的应用程序提供一套标准的运行环境；为操作系统提供一套与固件通讯的交互协议。
　简单说，EFI 是 BIOS 的替代者。它为操作系统和固件提供了更加强大、安全、方便的交互途径。EFI 规范定义的接口，包括数据表包含平台的信息，可在 OS Loader 和 OS 的启动和运行时服务。 EFI 固件提供了几种技术优势：

• 引导能力支持大容量磁盘（超过 2 TIB ）
• 更快的启动
• 独立 CPU 的体系结构
• CPU 的独立的驱动程序
• 灵活的预操作系统环境，包括网络功能
• 模块化设计

EFI 启动还需要一个特殊的分区表，该分区表指向一个特殊的文件。通常情况下该文件位于 \EFI 路径，EFI 启动涉及到一个写入到 firmware 中的 boot loader, EFI 并不把启动程序放置在 MBR 中，firmware 知道如何读取分区表以及 FAT 的文件格式。EFI 系统分区是用 FAT 格式格式化的特定分区，其中包含 boot loader, 该 boot loader 是 EFI 可执行程序，可被 EFI boot manager 载入和运行。

Boot loader 被设置为一个可以通过固件访问的文件。Boot loader 允许用户选择并加载操作系统。所有的 boot manager 都包含一个 EFI 变量，该变量被用来定义固件配置参数。

对于 64 位 Linux，例如 RedHat EFI boot loader 位于 \EFI\RedHat\elilo.efi， Suse 位于 \EFI\SuSE\elilo.efi. 该 EFI 文件包含一个修改过的 LILO. 一般叫做 elilo 文件。ELILO, 包含一个二级的启动选项，在 elilo.conf 文件中配置。Elilo 是一个 boot loader, 只能用于启动 Linux 系统。

制作支持 EFI 平台的启动光盘的步骤

ELILO 是一种基于 EFI 开发的 boot loader，而不是基于 BIOS 平台 , ELILO 允许用户在系统开机过程中自己选择哪个系统或内核，同时也支持用户传参数给内核。 ELILO 的配置文件，一般位于 EFI 启动分区。下面的实例就是将 elilo 作为 EFI 平台的 boot loader。

步骤一：配置 elilo.conf

EFI 文件从 Suse 11 SP1 的光盘中获得，路径是 /boot/x86_64/efi.

清单 4. 查看 efi 文件命令

1	mount -o loop /boot/x86_64/efi efiimg

在 efiimg/efi/boot 文件下，可以看到如下四个文件：

1	bootx64.efi  elilo.conf  initrd  linux

如果需要按自己需求更改 efi 文件，自己定制 efi boot image 方法如下

首先需要按自己需求更改 elilo.conf 文件，比如我的配置如下：

清单 5. 配置 elilo.conf 文件

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prompt  timeout=80  default=myEFIiso  image=img2au     label=myEFIiso     initrd=img3au     append="vga=0x317 root=/dev/ram0 rw ramdisk_size=140000 \     debug_level=1 silent_boot=no boot_src=3 media_boot=no iommu=soft"

参数详解如下：

prompt —设定默认行为为交互模式

timeout=tsecs — 设置在菜单到自动启动系统前的时间，单位是 1/10 秒。无论是选定了默认开机选项或者没有设定默认开机项目，当超时时间过后，第一个开机选项会被选中。

default=name — 设置默认开机选项，这个参数的值必须和 label 参数中的值匹配。如果没有设定默认开机选项，那么第一个开机选项将会被选中。

image=kernel — 设定 Linux 开机的内核，通常情况下是 vmlinuz 文件

label=name — 这个参数的值是设定为可以指向读取的开机选项

initrd=image — 指定 initrd 文件，用于初始化和启动 linux 内核。这个镜像文件通常位于 EFI 分区

root=diskptn —指定 mount 为磁盘根分区的目标文件

append="options" — 指定内核载入开机中传递给内核的参数

步骤二：定制 EFI 文件

当自己定制的 elilo.conf initrd linux 准备完毕后，在 RHEL6.0 或者更高版本 :

清单 6. 定制 EFI 文件

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# dd if=/dev/zero of=efibootimg bs=1M count=36 # mkfs.vfat efibootimg # mkdir -p /mnt/loop # mount -o loop efibootimg /mnt/loop # mkdir -p /mnt/loop/efi/boot/ # cp efiimg/efi/boot/bootx64.efi /mnt/loop/efi/boot/bootx64.efi # cp img2au /mnt/loop/efi/boot/             # cp img3au /mnt/loop/efi/boot/             # cp efiimg/efi/elilo.conf /mnt/loop/efi/boot/          # umount /mnt/loop

步骤三：制作 EFI 平台启动光盘

清单 7. 制作 EFI 平台启动光盘的命令

1 2	# genisoimage -e efibootimg -no-emul-boot -J -R -c boot.catalog \ -hide boot.catalog -hide efibootimg -o /tmp/testcdimage.iso .

其中参数 -e FILE 是指定 EFI boot image

制作同时满足 EFI 平台和 BIOS 平台的引导要求的启动光盘

在准备完制作支持 EFI 平台的启动光盘所需文件后，将定制好的 efibootimg 放在需要打包成 iso 格式的文件根目录下，目录结构如下

清单 8. MyBIOSEFIiso 目录结构

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|---isolinux | |---isolinux.bin | |---isolinux.cfg |---efibootimg |---kernel |---initrd |---readme

清单 9. 制作同时满足 EFI 平台和 BIOS 平台的引导要求的启动光盘命令

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# mkisofs -quiet -b isolinux/isolinux.bin -c boot.cat -no-emul-boot \ -boot-load-size 4 -boot-info-table -eltorito-alt-boot \ -e efibootimg -no-emul-boot -R -J  -o /tmp/testcd.iso .