Käynnistyksenlataaja
Käynnistyslatain [1] tietojenkäsittelytieteessä on ohjelma , joka tietokoneen käynnistysvaiheessa lataa käyttöjärjestelmän ytimen toissijaisesta muistista ( esimerkiksi kiintolevyltä ) ensisijaiseen muistiin (yleensä RAM - muistiin ) mahdollistaen prosessorin suorittaaksesi sen ja käynnistääksesi järjestelmän.
Termi juontaa juurensa siitä, että tietokoneen käynnistysprosessia kutsutaan bootstrapiksi ( englanninkielisestä sanonnasta to lift oneself by one's bootstrap , "to pull yourself up by the buckles of boots"). Jos samaan koneeseen on asennettu useita käyttöjärjestelmiä, käynnistyslataimen suorittamaa latausta edeltää käyttäjän halutun käyttöjärjestelmän valinta käynnistyksenhallinnan kautta .
Kuvaus
Tehtävät
Käynnistyslataimen perustehtävä on siksi ladata ja suorittaa käyttöjärjestelmän ydin yhdessä toissijaisten prosessien ja palvelujen kanssa. Useimmissa tapauksissa tämä vaatii pääsyn massamuistiin , käyttöjärjestelmän ytimen lukemiseen ja mahdollisesti muihin tiedostoihin . Yksinkertaisemmissa tapauksissa käynnistyslatain sisältää niiden levylohkojen osoitteet, joihin ladattavat tiedostot on tallennettu, ja siksi se on päivitettävä, jos näitä tiedostoja muutetaan. Levykäyttö tapahtuu usein laiteohjelmiston tarjoamien toimintojen kautta ( yhteensopivien IBM PC -järjestelmien BIOS ). Jotkut käynnistyslataajat pystyvät tulkitsemaan yhtä tai useampaa tiedostojärjestelmää löytääkseen ladattavia tiedostoja. Tässä tapauksessa he voivat myös ladata määritystiedoston levyltä tai antaa kokeneen käyttäjän selata levyä ladatakseen tiedostoja. Jotkut käynnistyslataajat pystyvät käyttämään joidenkin verkkokorttien (tyypillisesti ethernet ) tarjoamia toimintoja ytimen lataamiseen verkosta, tyypillisesti TFTP :n kautta .
Jokaisella asennetulla käyttöjärjestelmällä jokaisella käynnistystaltiolla (itse asiassa on myös palautusympäristöjä tai vastaavia) on erityinen käynnistyslatain tai, mikä parempi, käynnistysmääritystiedosto (esimerkiksi Windows 10:ssä sitä kutsutaan nimellä BCD) sisältää erityiset käynnistysohjeet, joiden on oltava käynnistyslatain lukee jokaisen käynnistettävän taltion.
Joissakin käynnistyslataimissa on lisäominaisuuksia:
- Monet ytimet tukevat kykyä vastaanottaa käynnistysparametreja käyttäytymisensä määrittämiseksi; käynnistyslatain huolehtii niiden välittämisestä ytimeen ja sallii joissain tapauksissa käyttäjän muokata näitä parametreja.
- Jotkut ytimet odottavat muiden tiedostojen olevan ytimen käytettävissä käynnistyksen aikana (esimerkiksi Unix -tyyppisissä järjestelmissä on yleistä käyttää initrd -tiedostoa, tiedostoon tallennettua pientä tiedostojärjestelmää) . Näiden tiedostojen lataamisesta huolehtii käynnistyslatain.
- Käynnistyslatain voi näyttää käyttäjälle valikon mahdollisista ladattavista ytimistä niihin liittyvine parametreineen, jolloin käyttäjä voi valita, minkä käyttöjärjestelmän käynnistetään.
- Käynnistyslatain saattaa vaatia salasanan, jotta järjestelmä voi käynnistyä.
Operaatio
Käynnistyslatain asennetaan monissa tapauksissa tietyn massamuistilaitteen tiettyyn paikkaan , tyypillisesti ensimmäisen levyn ensimmäiseen lohkoon ("ensimmäiseen" suhteessa järjestykseen, jossa laitteet kytketään tietokoneeseen), mistä se ladataan tietokoneen laiteohjelmistosta .
Esimerkiksi IBM-yhteensopivassa arkkitehtuurissa käynnistyslatain voidaan tallentaa käynnistyslevyn pääkäynnistystietueeseen (MBR) tai käyttöjärjestelmää isännöivän osion ensimmäiseen sektoriin (jolloin käynnistyksen täytyy kutsua se. hallintaohjelma asennettuna MBR:ään); tai se voi olla myös käynnistystaltion ensimmäisessä sektorissa , kuten palautusympäristössä (kuten Windowsin palautusympäristö ).
On olemassa joitain tekniikan sekä laitteisto- ja laiteohjelmistovalmistajien asettamia rajoituksia, joiden kiertämiseksi monet nykyaikaiset käynnistyslataajat käyttävät niin sanottua kaksivaiheista käynnistystä , vaihetta 1 ja vaihetta 2, loogista jakoa, joka korostaa aloituksen eri hetkiä. Mitä tulee rajoituksiin, niitä ovat esimerkiksi mahdollisuus ladata käynnistyslaitteesta päämuistiin vain pieni määrä tavuja ja löytää se sijoittuneena melko hankalaan paikkaan muistissa - tämä on järjestelmäpohjaisten mallien symboli. x86 - perheessä , joka lataa ensimmäiset 512 tavua, jotka se kohtaa käynnistyslaitteessa alkaen osoitteesta 0x0000: 0x7C00 ja ylöspäin (viimeinen tavu 0x0000:ssa: 0x7DFF).
Uefi - tekniikan ja suhteellisen GPT - osioinnin myötä käynnistyslataimen toiminta on muuttunut oleellisesti alkaen siitä, että se sijaitsee fyysisesti efi-kansiossa, joka sisältyy suhteelliseen järjestelmäosioon.
Vaiheellinen käynnistysesimerkki
Tässä on lyhyt kuvaus mahdollisesta vaiheittaisesta käynnistyksestä:
Vaihe 1
Vaihe 1, josta käytetään myös nimitystä Boot Manager , käsittelee hyvin perustehtäviä, jotka voidaan koodata suhteellisen pieneen tilaan, kuten ensimmäisen järjestelmätaltion etsiminen käynnistyslevyltä, haku, toisen, monimutkaisemman vaiheen lataaminen ja laajennettu, muistiin ja siirrä se hallintaan. Tässä vaiheessa voidaan suorittaa jopa minimaaliset järjestelmän alustukset, jotka ovat hyödyllisiä toisessa vaiheessa, mutta näin ei aina ole.
Vaihe 2
Vaihe 2 on executive - ohjelman tai käyttöjärjestelmän varsinainen käynnistyshallinta . Se on paljon kehittyneempi, monimutkaisempi ja laajempi kuin ensimmäinen vaihe, ja se koskee pääasiassa, mutta ei rajoittuen, valitsemaan, mikä ydin ladataan muistiin ja antamaan sille sitten hallinnan. Se alkaa muistuttaa todellista käyttöjärjestelmää yksityiskohtaisemmin, vaikka se olisikin minimaalinen: on kuitenkin oikeampaa kutsua sitä executive-ohjelmaksi, koska siitä puuttuu monia nykyaikaisten käyttöjärjestelmien ominaisuuksia, kuten moniohjelmointi , resurssien hallinta ja niin edelleen.
Yksi käynnistyslatain pystyy lataamaan monia erilaisia ydintyyppejä (ja siten monia käyttöjärjestelmiä) eri osioihin. Tietenkin vain yksi ydin voidaan ladata kerrallaan.
Suosituimmat käynnistyslataajat
Huomaa: alla luetellut ovat vain joitakin PC :n [2] käynnistyslataimia tai vastaavia (esim . palvelimet ). Lisäksi on syytä muistaa, että tietokoneet ovat myös esimerkiksi satelliittinavigaattoria tai PLC :tä ja monia muita tyyppejä: näissä on useimmiten erityiset käynnistyslataimet.
- Windows Boot Manager - käyttää Windows -käyttöjärjestelmissä Windows Vistasta / Windows Server 2008 R2 :sta alkaen
- NTLDR - käytetään Windows NT -pohjaisissa Windows - versioissa
- GRUB - käytetään nykyaikaisissa Linux -järjestelmissä
- LILO - Linuxin historiallisesti käyttämä
- BootX - macOS :n käyttämä
- SYSLINUX - käytetään käynnistämiseen CD-levyltä (asennus-CD ja live-CD )
- PXELINUX - SYSLINUX-versio, jota käytetään verkkokäynnistykseen (katso Preboot Execution Environment )
- Yaboot - käytetään PowerPC - arkkitehtuurikoneissa
- XOSL (lyhenne sanoista e X tended O perating S ystem L Loader)
- Das U-Boot - käytetään Linuxin lataamiseen eri laitteistoalustoilla
IBM - järjestelmät , Blade-palvelimet tai keskustietokoneet käyttävät patentoituja käynnistyslataimia [3] , kun ne eivät käytä suoraan UEFI :n sisältämiä komentoja tai (jos ne ovat Linux-pohjaisissa kokoonpanoissa) yllä olevia käynnistyslataimia (tai tiettyjä Linux-käynnistyslataimia, jotka on käännetty uudelleen erityisesti käyttöjärjestelmiä varten IBM-koneista, kuten "Petitboot").
Mobiili käynnistyslatain
Älypuhelimen , tabletin tai PDA :n käyttöjärjestelmä sisältää myös käynnistyslataimen. Mobiililaitteiden alalla alkuperäisten käyttöjärjestelmien käynnistyslataimia muokkaavat usein OEM -valmistajat eli laitevalmistajat, kuten tapahtuu älypuhelimissa, joihin on asennettu Android . Tätä ei kuitenkaan tapahdu Apple -laitteille , koska ne on valmistanut sama yritys, joka kehittää käyttöjärjestelmän ( IOS ).
Mobiililaitteisiin asennettujen käyttöjärjestelmien käynnistyslataimet käyttäjäpuolen suhteellisilla rajoituksilla ovat vapauttaneet ns. modauksen ja siitä seuraavien toimintojen ( root , unlock, flash jne.) "muotia" [4] .
