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操作系統的啟動與引導問題 BIOS、UEFI、MBR、GPT

軟件教程 奇跡の海 1年前 (2018-08-27) 565次瀏覽 已收錄 0個評論 掃描二維碼

ISO(Isolation)文件一般以ISO為擴展名,是復制光盤上全部信息而形成的鏡像文件。

WIM是英文Microsoft Windows Imaging Format(WIM)的簡稱,它是Windows基于文件的映像格式。WIM 映像格式并非現在相當常見的基于扇區的映像格式,它是基于文件的。WIM 文件存儲一個或多個操作系統的副本(稱為映像)。可以在未啟動操作系統的情況下,離線添加和刪除驅動程序、更新內容以及 Windows 組件。

GHO是Ghost工具軟件的鏡像文件存放擴展名,Gho文件中是使用Ghost軟件備份的硬盤分區或整個硬盤的所有文件信息。.gho文件可以直接安裝系統,并不需要解壓。Ghost是賽門鐵克公司推出的一個用于系統、數據備份與恢復的工具。

 

關于BIOSUEFIMBRGPT四者的正確理解。

BIOS(Basic Input Output System)全稱”基本輸入輸出系統”。它是一組固化到計算機內主板上一個ROM芯片上的程序,它保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、開機后自檢程序和系統自啟動程序,它可從CMOS中讀寫系統設置的具體信息。 其主要功能是為計算機提供最底層的、最直接的硬件設置和控制。

UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)全稱“統一的可擴展固件接口”, 是一種詳細描述全新類型接口的標準。這種接口用于操作系統自動從預啟動的操作環境,加載到一種操作系統上,從而使開機程序化繁為簡,節省時間。可擴展固件接口(Extensible Firmware Interface,EFI)是 Intel 為 PC 固件的體系結構、接口和服務提出的建議標準。其主要目的是為了提供一組在 OS 加載之前(啟動前)在所有平臺上一致的、正確指定的啟動服務。傳統BIOS主要支持MBR引導,UEFI則是取代傳統BIOS,它加入了對新硬件的支持,其中就有2TB以上硬盤。

MBR(Master Boot Record),即硬盤的主引導記錄。為了便于理解,一般將MBR分為廣義和狹義兩種:廣義的MBR包含整個扇區(引導程序、分區表及分隔標識),也就是上面所說的主引導記錄;而狹義的MBR僅指引導程序而言。

GPT(GUID Partition Table),即全局唯一標識分區列表,是一個物理硬盤的分區結構。它用來替代BIOS中的主引導記錄分區表(MBR)。它是可擴展固件接口(EFI)標準(被Intel用于替代個人計算機的BIOS)的一部分,被用于替代BIOS系統中的一32bits來存儲邏輯塊地址和大小信息的主開機紀錄(MBR)分區表。

 

安裝微PE工具箱產生的文件介紹:

WEPE.TXT – 微PE工具箱說明文檔。
WALLPAPER.JPG - 若存在則為自定義PE桌面壁紙文件。
WEPE.INI - 外置程序的配置文件,可以對PE桌面、開始菜單等進行配置。
Res目錄 – 若存在,則為放置硬盤安裝后保存的引導工具
WEPE64.WIM – WINPE的鏡像文件,32位的是WEPE32.WIM。
B64 – BCD文件,32位的是B32。
WEPE64 – 原名 BOOTMGR,32位的是WEPE32。
WEPE.SDI – 原名 BOOT.SDI
WEIPE – GRUB4DOS的引導文件GRLDR
PELOAD – 用來啟動WEIPE
MAXDOS.IMG – MAXDOS的鏡像文件
WEPE.INI – GRUB4DOS菜單
MESSAGE – GRUB4DOS背景文件

 

微PE安裝到優盤卸載方法:
當安裝方式為方法一四五的時候,會在根目錄下面放置一個WEPE文件夾一個EFI文件夾和一個BOOTMGR文件。當安裝方式為方法二的時候,會出現一個WEPE文件夾一個EFI文件夾和一個BOOTMGR文件。這些文件都是隱藏的,刪除這些文件或格式化U盤即可刪除PE。方法三安裝到隱藏分區,在U盤根目錄不會出現任何文件,若需要刪除方法三安裝的PE,只需用方法一二四五重新制作一次PE后手動格式化即可。

 

1、UEFI/Legacy全能啟動方式:支持兩種引導,為官方推薦
2、GRUB4DOS啟動方式:不寫入隱藏分區,U盤只留一個分區。基本原理是將寫入GRUB4DOS的MBR到U盤,使得U盤在啟動時直接進入GRUB4DOS的菜單。
3、寫入到隱藏分區的Fbinst方式:利用Fbinst技術將PE寫入隱藏分區啟動,以達到防止格式化時PE被刪除的情況,稱作UD法。若您想卸載這種方法所產生的隱藏分區,可以使用本工具箱的方法一三四五重新格式化安裝一遍。
4、UltraISO的U+啟動方式:不寫入隱藏分區,和方法二相似,只是這個方法將MBR寫成USB-HDD+或USB-ZIP+,PBR寫成NT6.X。
5、Windows NT 6.X啟動方式:MBR和PBR為NT6.X。如果不用DOS,進入PE時不經過GRUB的菜單,不能進入PE的風險下降了。

 

【多分區多啟動】
1.單分區法:U盤可見區保持fat格式,8PE×64直接散開放在可見區。本方案致命的是,UEFI方面,大于4G的U盤,只能格式化為fat32,UEFI兼容性比fat16要低一些。參考微軟硬盤上的ESP分區都是fat16,而不是fat32。同時,UEFI區是可見的,安全性太低。BIOS方面,不采用多重引導如UD主引導或U+V2主引導,有些老機器無法啟動。
2.雙分區法:U盤分兩區,前端為UD區,后端為標準的fat可見區,在可見區里放一個支持efi的64位8PE,這樣就可以達到UEFI/BIOS雙啟,但不足之處同單分區法。
雙分區法還有一個U+V2高端隱藏,把數據區格式化為exfat格式,理論上uefi兼容性達百分之百,但考慮到高端隱藏不如低端的UD強,BIOS兼容性比UD法差一些。
3.(ud)三分區法:把內核打包03PE、8PEx32和DOS部署物理低端UD區,中間數據區格式為exfat并保持可見,8PEx64散開高端隱藏于fat16格式磁盤并激活。理論上,這種改進的高端隱藏EFI兼容性最好,UD對BIOS超強兼容性,基本達到雙啟百分之百兼容。
UD三分區=UD區+exfat或ntfs格式的激活的可見data區+fat格式的隱藏高端efi區
簡化三分區法,位于物理低端的UD隱藏區只放置grldr用于BIOS啟動,物理中端的數據區保持為exfat或ntfs格式,其它PE文件全部放置于高端隱藏的fat16格式的efi區。
增強三分區法,制作時強制U盤扇區對齊,提高讀寫效率。
UD分區表項法: UD部署于物理,把UD區的8PEx64映射為低端隱藏的fat16區的uefi啟動區,數據區放在物理高端并保持可見。默認情況兼容差一小點,但可以把efi區臨時設為可見,達到與三區法相一致的UEFI兼容性。
【更多術語解釋說明】
U+——指用ultraiso把PE寫入U盤制作啟動盤的方式,目前兼容性好的是U+V2
UD——是使用bean制作的fbinst在磁盤上產生的一個抹掉分區表的隱藏分區,制作PE啟動盤的方式。
物理分區順序——就是用分區軟件如dg或分區助手查看到的物理實際分區順序
軟件分區順序——就是用bootice的分區管理查看到的軟件分區順序,抹掉分區表項的深度隱藏分區UD區看不到。
低端隱藏:EFI或PE區放在U盤物理低端,而數據區放在物理高端,并給數據區分配盤符設置為可見(分區表項中,數據區可見在低端也叫前端,efi區不可見區在高端也叫后端,就是bootice顯示的前后順序;而物理高低端我們可以用分區工具如磁盤管理、diskgenuis和分區助手看到,下同);
高端隱藏:EFI或PE區放在U盤物理高端,而數據區放在物理低端,并給數據區分配盤符設置為可見(分區表項中,數據區可見在高端,efi區不可見區在低端,就是bootice顯示的前后順序)。

 

【各種USB啟動模式】
1、USB-HDD:(占用1個扇區)硬盤仿真模式,DOS啟動后顯示C:盤,兼容性很高,但對于一些只支持USB-ZIP模式的電腦則無法啟動
常見引導過程為:MBR → 分區PBR → 引導文件(如:XP的NTLDR,VISTA的BOOTMGR ,GRUB的GRLDR。)
2、USB-HDD+:(占用1個扇區)增強的USB-HDD模式,DOS啟動后顯示C:盤,兼容性極高。其缺點在于對僅支持USB-ZIP的電腦無法啟動
引導過程為:MBR → 分區PBR → 引導文件
3、USB-ZIP:大容量軟盤仿真模式,DOS啟動后顯示A盤,此模式在一些比較老的電腦上是唯一可選的模式,但對大部分新電腦來說兼容性不好,特別是大容量U盤。
引導過程為:分區PBR → 引導文件
4、USB-ZIP+::(占用1個扇區)增強的USB-ZIP模式,支持USB-HDD/USB-ZIP雙模式啟動(根據電腦的不同,有些BIOS在DOS啟動后可能顯示C:盤,有些BIOS在DOS啟動后可能顯示A:盤),從而達到很高的兼容性。其缺點在于有些支持USB-HDD的電腦會將此模式的U盤認為是USB-ZIP來啟動,從而導致4GB以上大容量U盤的兼容性有所降低。
引導過程為:MBR → 分區PBR → 引導文件
5、 USB-FDD: 是指把U盤模擬成軟驅模式,啟動后U盤的盤符是A:
引導過程為:分區PBR → 引導文件
6、USB-CDROM:光盤仿真模式,DOS啟動后可以不占盤符,兼容性比較高,新老主板一般都可以。優點可以像光盤一樣使用(如進行系統安裝)。制作時一般需要具體U盤型號/批號所對應的量產工具來制作。
7、FBINST: (占用64個扇區)FBINST 在MBR的每個扇區(前64扇區)都寫入了引導代碼,并在每個扇區記錄扇區號,這樣無論U盤被識別為何種格式,都可以正常啟動,啟動的時候需要在1~64扇區讀取計算好的信息,電腦就可以迅速而正確地獲得參數,從而引導UD區的GRLDR,使得電腦正常啟動。
引導過程為:MBR → UD區 → 引導文件
8、GRUB4DOS:(占用18個扇區,老版本占用16個扇區)是強大的引導程序,可以安裝在MBR ,也可以安裝在分區 PBR ,若安裝在MBR,則可以搜索所有分區,啟動其指定文件-GRLDR(不需讀入分區PBR),從而正常啟動。
引導過程為:MBR → grldr
9、NT 5.x: (占用1個扇區)此MBR依然是從激活的主分區啟動,遇到多個激活分區就報分區表錯誤。
引導過程為:MBR → 分區PBR → 引導文件
10、NT 6.x: (占用1個扇區)此MBR依然是從激活的主分區啟動,支持多個激活分區,從第一個激活分區啟動。
引導過程為:MBR → 分區PBR → 引導文件
11、PLoP Boot Manager(占用62個扇區)支持 USB 磁盤啟動,其一是從USB介質上啟動,也能轉入到USB介質啟動(無論 BIOS 是否支持 USB 啟動)。從開發日志上看,對于 EHCI/OHCI/UHCI 三種接口是都支持的,但外接 USB HUB 還不支持。
引導過程為:MBR → 分區PBR → 引導文件

 

各種模式兼容性順序(由強到弱):1. fbinst 2. USB-HDD+ 3. USB-ZIP+ 4. USB-CDROM 5. USB-HDD 6. USB-ZIP 7. USB-FDD/NT5/6/GRUB/PLOP

 

BIOS下的啟動過程:
加電自檢->按順序嘗試啟動項->主引導記錄(mbr)->分區引導記錄(pbr)->啟動管理器(bootmgr)->配置文件(bcd)->winload.exe->ntoskrnl.exe->注冊表

UEFI下的啟動過程:
加電初始化->efi shell->啟動管理器(*.efi)->配置文件(bcd)->winload.efi->ntoskrnl.exe->注冊表

 

UEFI BIOS→ESP分區→\efi\Microsoft\boot\bootmgfw.efi→efi\Microsoft\Boot\BCD→\Windows\system32\winload.efi→加載內核啟動系統

 

【PE相關】
【內置變量名稱與含義】
%Favorites% 收藏夾目錄
%Desktop% 桌面目錄
%StartMenu% 開始菜單目錄
%Startup% 啟動菜單目錄
%Programs% 程序菜單目錄
%SendTo% 發送到目錄
%Personal% 我的文檔目錄
%QuickLaunch% 快速啟動目錄
%CurDrv% 當前驅動器盤符
【命令指引解釋】
EXEC 負責運行后綴名為exe、bat、cmd等可執行文件。
LOAD 負責加載后綴名為ini的配置文件。
LINK 負責創建快捷方式,它負責的文件類型很多。
【注意事項】
菜單條目每條分別占一行;注釋內容以//打頭。
PE支持四種外置軟件包格式:wim、7z、zip、rar。

 

制作完PE沒有文件是因為部署了三分區
三分區指的是,
UD分區,用于BIOS啟動。
數據區,存放個人文件。
深度隱藏區,支持UEFI啟動。
當BIOS啟動時,默認啟動UD區PE。
當UEFI啟動時,默認啟動U深區PE(ISO)。
其中UDPE和ISOPE都為獨立版本,可以分開安裝使用。
UEFI啟動時會自動掛載UD區軟件。

 

操作系統的啟動與引導問題 BIOS、UEFI、MBR、GPT

 

1. MBR分區表:Master Boot Record,即硬盤主引導記錄分區表,只支持容量在2.1TB 以下的硬盤,最多只支持4個主分區或三個主分區和一個擴展分區,擴展分區下可以有多個邏輯分區。

2. GPT分區表:GPT,全局唯一標識分區表(GUID Partition Table),與MBR最大4個分區表項的限制相比,GPT對分區數量沒有限制,只有基于UEFI平臺的主板才支持GPT分區引導啟動。

3. ESP分區:EFI system partition,該分區用于采用了EFI BIOS的電腦系統,用來啟動操作系統。分區內存放引導管理程序、驅動程序、系統維護工具等。如果電腦采用了EFI系統,或當前磁盤用于在EFI平臺上啟動操作系統,則應建立ESP分區。

4. MSR分區:即微軟保留分區,是GPT磁盤上用于保留空間以備用的分區,例如在將磁盤轉換為動態磁盤時需要使用這些分區空間。

5. SECURE BOOT功能:Windows8中增加了一個新的安全功能,Secure Boot內置于UEFI BIOS中,用來對抗感染MBR、BIOS的惡意軟件, Windows 8 缺省將使用Secure Boot,在啟動過程中,任何要加載的模塊必須簽名(強制的),UEFI固件會進行驗證,沒有簽名或者無法驗證的,將不會加載。

 

操作系統的啟動與引導問題 BIOS、UEFI、MBR、GPT

 

操作系統的啟動與引導問題 BIOS、UEFI、MBR、GPT

 

 

操作系統的啟動與引導問題 BIOS、UEFI、MBR、GPT

 

一般UEFI的啟動項分兩種:
1、“默認”啟動項
BIOS中默認的那些”SATA HDD” “USB HDD”啟動選項,在UEFI模式下啟動系統時會尋找對應設備的ESP分區里的/EFI/Boot/bootx64.efi。你在用u盤裝uefi系統的時候就是用的這種方式。
2、注冊的啟動項
操作系統可以在uefi中注冊啟動項。比如安裝windows,在放置好文件/EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi以后會注冊一個啟動項,BIOS里就會有一個”Windows Boot Manager”。grub-install也是先放好文件/EFI/<bootloader-id參數>/grubx64.efi然后注冊了一個啟動項。這些啟動項可以用Windows下的EasyUEFI軟件和Linux下的efibootmgr命令進行管理。
清除了CMOS數據就把上述第二類(grub-install等軟件注冊的啟動項)清除掉了,自然就不識別了。

 

UEFI是32位的,32位8系統以及win10以上都支持
UEFI是64位的,64位7系統以上除32位都全支持

現在新出臺式機、筆記本多數取用新型主板,支持UEFI啟動+Legacybios啟動,UEFI固件絕大部分是64位。而平板電腦絕大部分UEFI固件32位,而且不支持Legacybios啟動,這些平板只能UEFI啟動安裝8/8.1/10的32位系統.
32位efi固件目前只有平板電腦上有,筆記本和臺式機暫未發現。

grub2支持UEFI啟動,grub4dos不支持。

 

操作系統的啟動與引導問題 BIOS、UEFI、MBR、GPT

 

操作系統的啟動與引導問題 BIOS、UEFI、MBR、GPT

 

操作系統的啟動與引導問題 BIOS、UEFI、MBR、GPT

 

引導菜單常用命令解釋
title Boot ——-定義菜單名稱
kernel ——指定memdisk內核
initrd ——memdisk引導img鏡像功能
map –mem —— (grub4dos自帶的仿真功能,仿真成軟盤0)
map (fd0) (fd1)—- (將軟盤0仿真成軟盤1, 這是為了當系統存在物理軟驅,或者U盤以zip方式啟動后, 可以訪問物理軟驅和U盤, 以盤符B:來訪問)
map –floppies=2—- (定義仿真磁盤數)
map –hook—- (使仿真生效)
chainloader (fd0)+1—- (從軟驅0(其實是img仿真的,非物理軟驅0)的第一扇區啟動)
rootnoverify (fd0)—- (設置根為軟驅0)
boot—- (啟動系統)
軟盤鏡像仿真成FD0
硬盤鏡像仿真成HD0

 

提示:efi啟動的iso,如果是用微軟的打包工具oscdimg,ultraiso編程后不會丟失efi啟動軌跡;而用非微軟的打包工具mkisofs打包成grub/efi雙啟,用ultraiso編輯Iso會丟失efi啟動軌跡。

【GRUB啟動命令詳解】
一、菜單命令
菜單命令只能用于grub配置文件的全局配置部分,不能用在grub命令行交互界面,菜單命令在配置文件中應放在其它命令之前。
1、default //設置默認啟動的菜單項
2、fallback //設置啟動某菜單項失敗后反回的菜單項
3、hiddenmenu //隱藏菜單界面
4、timeout //設置菜單自動啟動的延時時間
5、title //開始一個菜單項
二、常規命令
常規命令可以應該于配置文件和grub命令行交互界面,可使用的常規命令有
1、bootp //通過bootp初始化網絡設備
2、color //設置菜單界面的顏色
3、device //指定設備文件作為驅動器
4、dhcp //通過DHCP初始化網絡設備
5、hide //隱藏某分區
6、ifconfig //手工配置網絡設備
7、pager //改變內部頁程序的狀態
8、partnew //新建一個主分區
9、parttype //改變分區的類型
10、password 為菜單界面設置口令
11、rarp //通過RARP初始化網絡設置
12、serial //設置串口設備
13、setkey //設置鍵盤映射
14、splashimage //設置GRUB啟動時的背景圖片文件
15、termainal //選擇終端類型
16、tftpserver //指定TFTP服務器
17、unhide //還原某隱藏分區
三、命令行和菜單項命令
命令行和菜單項命令可應該于GRUB配置文件的菜單項設置中,也可以用在GRUB命令交互界面。
1、bolcklist //顯示某文件所在分區位置(block list notation)
2、boot //啟動操作系統
3、cat //顯示文件內容
4、chainloader //把啟動控制權軟交給另外的啟動引導器
5、cmp //比較兩個文件
6、configfile //加載已存在的GRUB配置文件
7、debug //設置為debug模式
8、displayapm //顯示APM BIOS信息
9、displaymem //顯示內存配置
10、embed //嵌入Stage 1.5文件
11、find //查找包括某文件的所有設備
12、fstest //測試文件系統
13、geometry //顯示某驅動器的物理信息
14、halt //停止計算機運行(軟件關機)
15、help //顯示GRUB的命令幫助信息
16、impsprobe //查詢對稱多處理器(SMP)的信息
17、initrd //加載initrd文件
18、install //安裝GRUB
19、ioprobe //查詢某驅動器的輸入輸出(I/O)端口
20、kernel //引導操作系統內核
21、lock //鎖定某GRUB導菜單項,使其輸入密碼后才可啟動
22、makeactive //激活某主分區
23、map //虛擬映射某驅動器
24、md5crypt //使用MD5加密口令
25、module //加載模塊
26、modulenounzip //加載模塊不進行解壓
27、pause //暫停并等待按鍵
28、quit //退出GRUB
29、reboot //重新啟動計算機
30、read //讀取內存中的內容
31、root //設置GRUB的root設備
32、rootnoverify //設備GRUB的root設備但不裝載文件系統
33、savedefault //保存當前的啟動菜單項為默認啟動
34、setup //自動安裝GRUB
35、testload //從文件系統中測試讀取某文件
36、testvbe //測試VESA BIOS EXTENSION
37、uppermem //強制設置主機上位內存的大小
38、vbeprobe //查詢VESA BIOS EXTENSION信息


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