Grub2 Bios Systemstart

Schaubild

Farbige Pfeile im Diagramm

• Rot: BIOS lädt den MBR.
• Violett: MBR lädt core.img (Stage 1.5).
• Grün: core.img lädt grub.cfg aus /boot/grub.
• Magenta: GRUB lädt Kernel und initrd.
• Blau: Das Root-Dateisystem wird gemountet (/dev/sda1): mit initrd durch deren Programm /init, ohne initrd durch den Kernel.
• Cyan: Auf dem Root-Dateisystem startet init/systemd.
• Hinweis zum Blau: Mit initrd mountet das Programm /init in der initrd das Root-Dateisystem, danach wechselt es dorthin und startet init/systemd. Nur ohne initrd mountet der Kernel selbst. Die Bilder zeigen den Pfeil vereinfacht vom Kernel aus.
• Animation: GRUB2 Bootvorgang (einfach)

post-MBR gap

BIOS Boot Partition mit GPT

BIOS

• Das BIOS führt den Power-On Self-Test (POST) durch und sucht nach einem bootfähigen Gerät.
• Sobald ein bootfähiges Gerät gefunden wird, lädt das BIOS den Master Boot Record (MBR) vom ersten Sektor der Festplatte (LBA 0).

Master Boot Record (MBR)

• Der MBR ist 512 Bytes groß und enthält den Bootloader-Code (Stage 1).
• Der Bootloader-Code im MBR lädt Stage 1.5.

GRUB Stage 1.5 (core.img)

• Stage 1.5 wird im post-MBR gap oder BIOS Boot Partition geladen und ermöglicht es GRUB, das Dateisystem zu lesen.
• Stage 1.5 lädt Stage 2, das sich im Verzeichnis /boot/grub befindet.

GRUB Stage 2

• Stage 2 besteht aus mehreren Dateien und Modulen im Verzeichnis /boot/grub.
• Die Datei grub.cfg enthält Boot-Einträge und Optionen.
• Ein Boot-Menü wird angezeigt, aus dem der Benutzer das zu startende Betriebssystem auswählen kann, oder der Standard-Kernel wird automatisch gestartet.

Kernel und Initial Ramdisk (initrd)

• GRUB lädt den Kernel und die Initial Ramdisk (initrd) in den Speicher.
• Der Kernel wird gestartet und initrd enthält die benötigten Treiber und Dateien, die für den Start des Kernels erforderlich sind.
• GRUB übergibt die Kontrolle an den Kernel, der im Speicher geladen ist.

Kernel-Initialisierung

• Der Kernel wird ausgeführt und initialisiert die Hardware.
• Der Kernel verwendet die Dateien und Treiber in der initrd, um das Root-Dateisystem zu laden.

Mounten des Root-Dateisystems

• Nach der Initialisierung des Kernels wird das endgültige Root-Dateisystem von der festgelegten Partition (z.B. /dev/sda1) gemountet. Mit initrd macht das das Programm /init in der initrd, ohne initrd der Kernel selbst.
• Die Initial Ramdisk (initrd) übergibt die Kontrolle an das tatsächliche Root-Dateisystem.

Starten von init/systemd

• Der Kernel startet den ersten Userspace-Prozess, traditionell init, in modernen Linux-Systemen jedoch oft systemd.
• systemd liest seine Konfigurationsdateien und startet die notwendigen Systemdienste und Prozesse, um das Betriebssystem vollständig hochzufahren.