Linux系统引导过程及硬盘分区结构论述

一、系统引导过程简介

　　系统引导过程主要由以下几个步骤组成（以硬盘启动为例）

　　1、 开机；

　　2、 BIOS加电自检（POST——Power On Self Test），内存地址为0fff：0000；

　　3、 将硬盘第一个扇区（0头0道1扇区，也就是Boot Sector）读入内存地址0000：7c00处；

　　4、 检查（WORD）0000：7dfe是否等于0xaa55.若不等于则转去尝试其他介质；如果没有其他启动介质，则显示 “No ROM BASIC” ，然后死机；

　　5、 跳转到0000：7c00处执行MBR中的程序；

　　6、 MBR先将自己复制到0000：0600处，然后继续执行；

　　7、 在主分区表中搜索标志为活动的分区。如果发现没有活动分区或者不止一个活动分区，则停止；

　　8、 将活动分区的第一个扇区读入内存地址0000：7c00处；

　　9、 检查（WORD）0000：7dfe是否等于0xaa55，若不等于则显示 “Missing Operating System”，然后停止，或尝试软盘启动；

　　10、 跳转到0000：7c00处继续执行特定系统的启动程序；

　　11、 启动系统。

　　以上步骤中（2），（3），（4），（5）步由BIOS的引导程序完成；（6），（7），（8），（9），（10）步由MBR中的引导程序完成。

　　一般多系统引导程序（如Smart Boot Manager， BootStar， PQBoot等）都是将标准主引导记录替换成自己的引导程序，在运行系统启动程序之前让用户选择想要启动的分区。而某些系统自带的多系统引导程序（如 LILO，NT Loader等）则可以将自己的引导程序放在系统所处分区的第一个扇区中，在Linux中即为两个扇区的SuperBlock.

　　注：以上步骤中使用的是标准的MBR，多系统引导程序的引导过程与此不同。

　　二、硬盘结构及参数

　　3D参数（Disk Geometry）：CHS（Cylinder/Head/Sector） C-Cylinder柱面数表示硬盘每面盘片上有几条磁道，最大为1024（用10个二进制位存储）；H-Head磁头数表示硬盘总共有几个磁头，也就是几面盘片，最大为256（用8个二进制位存储）；S-Sector扇区数表示每条磁道上有几个扇区，最大为63（用6个二进制位存储）。

　　1、引导扇区

　　Boot Sector组成

　　Boot Sector也就是硬盘的第一个扇区，它由MBR（Master Boot Record）， DPT（Disk Partition Table） 和 Boot Record ID三部分组成。 MBR又称为主引导记录，占用Boot Sector的前446个字节（0~0x1BD），存放系统主引导程序（它负责从活动分区中装载并且运行系统引导程序）。 DPT即主分区表占用64个字节（0x1BE~0x1FD），记录磁盘的基本分区信息。主分区表分为四个分区项，每项16个字节，分别记录每个主分区的信息（因此最多可以有四个主分区）。 Boot Record ID即引导区标记占用两个字节（0x1FE~0x1FF），对于合法引导区，它等于0xaa55，这是判别引导区是否合法的标志）。

　　Boot Secor具体结构如图：

　　2、分区表结构简介

　　分区表由四个分区项构成，每一项结构如下：

　　BYTE State：分区状态，0=未激活，0x80=激活（注意此项）；

　　BYTE StartHead：分区起始磁头号；

　　WORD StartSC：分区起始扇区和柱面号，底字节的底6位为扇区号，高2位为柱面号的第9，10位，高字节为柱面号的低8位；

　　BYTE Type：分区类型，如0x0B=FAT32，0x83=Linux等，00表示此项未用；

　　BYTE EndHead：分区结束磁头号；

　　WORD EndSC：分区结束扇区和柱面号，定义同前；

　　DWORD Relative：在线性寻址方式下的分区相对扇区地址（对于基本分区即为绝对地址）；

　　DWORD Sectors：分区大小（总扇区数）。

　　在DOS或Windows系统下，基本分区必须以柱面为单位划分（Sectors*Heads个扇区），如对于CHS为764/256/63的硬盘，分区的最小尺寸为256*63*512/1048576=7.875MB.

　　由于硬盘的第一个扇区已经被引导扇区占用，所以一般来说，硬盘的第一个磁道（0头0道）的其余62个扇区是不会被分区占用的。某些分区软件甚至将第一个柱面全部空出来。

扩展分区结构如图：