Linux系统安装前的一些预备知识

本文会介绍一些Linux系统安装前的一些预备知识，会涉及到MBR、BIOS和Boot loader等计算机基础概念。

硬盘的第一扇区

在众多设备中，与系统安装关系最密切的就要数硬盘了。因为在安装操作系统时，我们要做的一个最重要的事就是对硬盘进行分区，以便我们可以更加方便和高效的使用电脑。

在Linux系统中，一切设备都是以文件的形式存在的，所有设备对应的文件都存储在/dev路径下。硬盘对应的文件名通常都是/dev/sd[a-p]，但如果你使用的是虚拟机，那么硬盘对应的文件名很可能是/dev/vd[a-p]。

在整个硬盘的存储空间中，它的第一个扇区是特别重要的。硬盘的一个扇区是512字节大小，在第一个扇区的512字节空间中，存储了下面两个东西。

**1. **主引导记录(Master Boot Record, MBR)：安装启动引导程序的地方，有446字节；

**2. **分区表(partition table)：记录硬盘的分区状态，有64字节。

分区表

由于分区表仅拥有64字节的存储空间，因此最多仅能有存储四组分区信息，每组分区信息记录了对应分区在硬盘上的起始与结束的柱面号。假设硬盘设备文件名为/dev/sda，那么这四个分区在Linux系统中的设备文件名如下所示：

P1：/dev/sda1
P2：/dev/sda2
P3：/dev/sda3
P4：/dev/sda4

这四个分区可以作为主(Primary)分区，也可以作为扩展(Extended)分区。扩展分区的作用是使用额外的扇区来记录分区信息，以使我们可以拥有超过4个的分区数量。

扩展分区本身并不能被用来格式化存储数据。我们可以通过扩展分区所指向的那个区块继续存储其它分区信息。从扩展分区中切割出来的分区叫做逻辑(Logical)分区。由于逻辑分区是由扩展分区继续划分出来的，所以逻辑分区可以使用的硬盘柱面范围就是扩展分区所设置的范围。

主分区、扩展分区和逻辑分区之间的关系如下图所示：

图中分区在Linux系统中的设备文件名分别如下：

P1：/dev/sda1
P2：/dev/sda2
L1：/dev/sda5
L2：/dev/sda6
L3：/dev/sda7
L4：/dev/sda8

注意到这次的文件中不包含/dev/sda3和/dev/sda4。因为前四个号码都是保留给主分区和扩展分区用的，逻辑分区的设备号码只能由5开始。

下面我们对硬盘分区做一个总结：

1. 所谓的分区只是针对那个64字节的分区表进行设置而已；
2. 硬盘默认的分区表仅能存储四组分区信息，这四组分区可以是主分区或扩展分区；
3. 扩展分区最多只能有1个；
4. 逻辑分区是由扩展分区二次划分出来的分区；
5. 主分区和逻辑分区可以被格式化后存储数据，扩展分区不能被格式化。

BIOS&MBR

软件是计算机的灵魂，没有运行任何软件的硬件是没有用的，操作系统就是用来管理计算机中各个硬件的软件。

但是在电脑开机前，操作系统也只是躺在硬盘上的一组数据而已，那么计算机要如何读取操作系统文件并运行它呢？这就涉及到计算机的启动程序了。

BIOS是写入到计算机主板上的一个固件(固件就是写入到硬件上的一个软件程序)。这个BIOS就是计算机启动的时候所执行的第一个程序。BIOS会根据用户的设置找到能够启动的设备(硬盘或U盘)，如果启动的设备是硬盘，BIOS会从该硬盘的第一个扇区中读取MBR中的启动引导程序。至此，BIOS的工作就结束了，节下来就是MBR内的启动引导程序的工作了。

MBR内的启动引导程序的任务就是加载操作系统内核文件，这个启动引导程序是操作系统在安装的时候所提供的，所以它知道如何加载操作系统内核。

接下来就是操作系统内核开始接管计算机，启动引导程序的任务至此也圆满完成了。

整个启动流程到操作系统之前的过程总结如下：

1. BIOS：计算机启动后会主动执行的固件，它会找到一个可启动的设备；
2. MBR：位于可启动设备的第一个扇区内的一块存储空间，只有446字节，用于存储启动引导程序；
3. 启动引导程序(boot loader)：一个可以加载操作系统内核文件的程序；