Этапы загрузки операционных систем. MBR

Разделы диска и таблица разбиения диска. Имена разделов в Linux.

Информация о группах и пользователях.

Раздел (англ. partition) — часть долговременной памяти жёсткого диска, выделенная для удобства работы.

На других носителях информации выделение разделов или не предусмотрено, или (за редкими исключениями) не практикуется. Однако, существуют флеш-драйвы, память которых можно разбить на два раздела, причём один раздел можно защитить паролем, при этом система «увидит» составное устройство из двух флеш-карт (на самом деле любую флеш карту можно разбить на два и боле разделов, одноко драйвер в Windows отображает только первый из них; работа с ними возможна при подмене драйвера или при работе с другими ОС).

Выделение на одном жёстком диске нескольких разделов даёт следующие преимущества:

-на одном физическом жёстком диске можно хранить информацию в разных файловых системах, или в одинаковых файловых системах, но с разным размером кластера (например, выгодно хранить файлы большого размера — например, видео — отдельно от маленьких, и задавать больший размер кластера для хранилища больших файлов);

-можно отделить информацию пользователя от файлов операционной системы;

-на одном жёстком диске можно установить несколько операционных систем;

-манипуляции с одной файловой системой не сказываются на других файловых системах.

Информация о размещении разделов на жёстком диске хранится в таблице разделов (англ. partition table), которая является частью главной загрузочной записи (MBR). MBR располагается в первом физическом секторе жёсткого диска.

Раздел может быть либо логическим диском, либо дополнительным разделом.

В первом секторе каждого логического диска находится загрузочный сектор (Boot Record), отвечающий за загрузку операционной системы с этого раздела. Информация о том, какой логический диск будет использован для загрузки операционной системы, тоже записана в главной загрузочной записи.

В MBR под таблицу разделов выделено 64 байта. Каждая запись занимает 16 байт. Таким образом, всего на жестком диске может быть создано не более 4 разделов. Когда разрабатывалась структура MBR, это считалось достаточным. Однако, позднее был введён дополнительный раздел. Он не является логическим диском, а также содержит таблицу разделов, в которой можно прописать ещё до 4 разделов.

По правилам дополнительный раздел может быть только один, и не может содержать другой дополнительный раздел. Таким образом, в максимальной конфигурации на жёстком диске может быть сформировано 3 основных логических диска и 1 дополнительный раздел, содержащий 4 логических диска. Всего 7 логических дисков. И только первичный диск может быть загрузочным. Однако, различные менеджеры разделов позволяют обходить эти ограничения.

Первичный (основной) раздел

Первичный раздел (англ. primary partition) обязательно должен быть на физическом диске. Этот раздел всегда содержит либо одну файловую систему, либо другие логические разделы. На физическом диске может быть до четырёх первичных разделов. Некоторые старые операционные системы — например, MS-DOS и Microsoft Windows — могли быть установлены только на первичный раздел.

Расширенный (дополнительный) раздел

Основная таблица разделов может содержать не более 4 первичных разделов, поэтому был изобретён Расширенный раздел (англ. extended partition). Это первичный раздел, который не содержит собственной файловой системы, а содержит другие логические разделы.

Основные этапы загрузки:

a) После включения питания процессор начинает выполнение программы самотестирования компьютера POST (Power-ON Self Test). Производится тестирование работоспособности процессора, памяти и других аппаратных средств компьютера

b) После проведения самотестирования специальная программа в BIOS, начинает поиск загрузчика ОС. Происходит поочередное обращение к имеющимся дискам и поиск на определенном месте (в первом загрузочном секторе диска) наличия специальной программы Master Boot (программы-загрузчика ОС).

В таблице разделов хранится информация о типе раздела и его расположении на жёстком диске.

Главная загрузочная запись (англ. master boot record, MBR) — это код и данные, необходимые для загрузки операционной системы (ОС), и расположенные в первых физических секторах (чаще всего в самом первом) на жёстком диске или другом устройстве хранения информации. MBR содержит небольшой фрагмент исполняемого кода, таблицу разделов (partition table) и специальную сигнатуру.

Цель MBR — ещё не загрузка ОС, а всего лишь выбор, «с какого раздела жёсткого диска следует загружать ОС». На стадии MBR происходит выбор раздела диска и ничего более. Загрузка самой ОС происходит на более поздних этапах.

Загрузочный сектор — это особый сектор на жёстком диске, дискете или другом дисковом устройстве хранения информации. (Для дискеты это первый физический сектор, для жесткого диска — первый физический сектор для каждого раздела) В процессе загрузки компьютера с дискеты он загружается в память программой POST(Power-On Self-Test. самотестирование после включения ПК).

Загрузочный сектор, иногда называемый stage1, то есть первым этапом загрузки операционной системы, загружает программу второго этапа загрузки операционной системы stage2 (вторичный загрузчик, иногда в качестве stage2 загружается boot manager или программа авторизации и защиты доступа). (В некоторых ОС роль stage1 выполняет MBR и при загрузке ОС с жесткого диска загрузочный сектор не используется. На незагружаемых разделах жесткого диска загрузочные секторы также могут не содержать программу загрузки)

c) Master Boot загружается в ОС и ей передается управление работой компьютера. Программа ищет файлы операционной системы на системном диске и загружает их в оперативную память в качестве программных модулей

d) BIOS выполняет загрузочные шаги, специфичные для данного аппаратного обеспечения.

e) Когда все устройства распознаны и правильно запущены, BIOS загружает и выполняет загрузочный код с одного из разделов заданного загрузочного устройства, который содержит фазу 1 загрузчика Linux. Фаза 1 загружает фазу 2 (значительный по размеру код загрузчика). Некоторые загрузчики могут использовать для этого промежуточный этап (под названием фаза 1,5), поскольку современные диски большого объёма могут некорректно считываться без дальнейшего кода.

f) Загрузчик зачастую предлагает пользователю меню с доступными вариантами загрузки. Затем он загружает ядро, которое распаковывается в память, настраивает системные функции, такие как работа необходимого оборудования и управление страницами памяти, после чего делает вызов start_kernel().

g) После этого start_kernel() выполняет основную настройку системы (прерывания, остальные функции управления памятью, инициализацию устройств, драйверов и т. д.), а потом порождает процесс бездействия, диспетчер и отдельно от них — процесс Init (выполняющийся в пользовательском пространстве).

h) Планировщик начинает более эффективно управлять системой, в то время как ядро переходит к бездействию.

Процесс Init выполняет необходимые сценарии, которые настраивают все службы и структуры, не относящиеся к уровню ядра, в результате чего будет создано пользовательское окружение, и пользователю будет предоставлен экран входа в систему.

Дата добавления: 2014-12-07