启动过程:BIOS
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启动系统 · 第 2 课

启动过程:BIOS

了解传统 BIOS 与现代 UEFI 固件如何定位并授权下一个启动阶段。

固件在 Linux 内核运行前执行。PC 类硬件上的两种主要接口是传统 BIOS 和 UEFI。它们采用不同的启动发现模型,因此“BIOS 读取引导加载程序”只能描述其中一条路径。

传统 BIOS 启动

完成早期平台初始化和启动设备选择后,传统 BIOS 通常读取选定磁盘的第一个 512 字节扇区;如果该扇区具有预期签名,就把控制权交给其中的启动代码。

在 MBR 布局中,该扇区包含一小段启动代码、四个分区条目和一个签名。其代码空间不足以容纳功能丰富的加载程序,因此通常会在磁盘其他位置或文件系统中寻找后续阶段。

BIOS 可以从 GPT 磁盘启动,但保护性 MBR 本身并不提供加载程序的后续阶段。GRUB 通常在 GPT 上使用一个较小的 BIOS 启动分区来嵌入核心代码。具体布局由已安装加载程序决定。

传统 BIOS 通常首先从选定启动磁盘加载什么?

UEFI 启动

UEFI 固件能够理解 EFI 系统分区(ESP)上规定的文件系统,并加载 EFI 可执行文件。存储在非易失性变量中的固件启动条目通常会标识磁盘、分区和可执行文件路径。可移动介质或恢复场景还可以使用标准化后备路径。

ESP 包含启动应用及其辅助文件,而不是“所有启动信息”。内核映像、initramfs 文件和加载程序配置可以位于其中,也可以根据启动设计放在其他位置。UEFI 系统通常使用 GPT,但固件接口与分区表方案仍是不同层次。

UEFI 通常从 EFI 系统分区加载什么?

安全启动与信任

启用安全启动后,UEFI 会根据已登记的平台密钥和策略验证启动链中的签名。Linux 发行版可以使用已签名的 shim、引导加载程序、内核和内核模块策略来延伸这条信任链。

安全启动不会加密磁盘,也不能证明每个用户空间程序都安全。它有助于阻止配置的信任策略接受未经授权的预启动代码。

UEFI 安全启动主要实施什么?

进入固件设置

进入固件设置的按键因制造商和型号而异,常见按键包括启动早期使用 Delete、Escape 或某个功能键。应查阅设备文档,不要随机尝试更改。某些 UEFI 系统也提供由操作系统请求重启到固件设置的功能。

更改安全启动、存储控制器模式、TPM、虚拟化或启动顺序前,应记录现有值和恢复密钥。固件变更可能让加密卷或已安装操作系统暂时无法访问。

为什么不存在进入固件设置的通用按键?

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现在,你可以区分传统 BIOS 与 UEFI 的启动发现模型。

  • 把传统 BIOS 与首扇区启动代码及后续加载阶段联系起来。

  • 把 UEFI 启动条目与 ESP 上的 EFI 可执行文件联系起来。

  • 将 GPT、固件接口和引导加载程序布局视为不同选择。

  • 只有保留恢复路径时,才能更改固件信任和存储设置。

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