2.1. 부팅 과정의 이해[1]
i386 계열의 pc를 중심으로 부팅 과정을 알아본다. 임베디드 시스템에선 PC와는 다른 부팅 과정이 필요할 것이지만 pc에서의 부팅 과정을 이해한 후엔 훨씬 접근이 쉬울 것이다. 또 대체적인 큰 항목들은 pc든 임베디드 시스템이든 같기 때문에 좋은 예가 될 것이다.
pc의 전원을 처음 넣으면 CPU는 ROM에서 BIOS 코드를 읽어 실행하기 시작한다. 처음 코드는 PC의 기본 적인 초기화를 할 것이고 이어 각종 HW의 초기화를 실행할 것이다.
기본 초기화가 끝나면 VGA를 통해 화면이 보이기 시작할 것이고 RAM 체크, HDD 인식, PnP 세팅 등을 실행한다. 여기 까지가 넓은 의미에서의 HW 초기화라고 봐야할 것이다.
모든 초기화와 세팅이 끝난 후는 기본적인 HW인 플로피나 하드디스크가 사용 가능한 상태가 된다. 이제 bios는 부팅 가능한 순서가 지정된 디바이스를 찾아 부팅을 시도한다. 부팅 가능하면그 디바이스의 첫 512 bytes를 읽어 실행한다.
하드 디스크의 첫 섹터를 MBR[2]이라 부르고 이 섹터만이 부팅에 사용된다. 하드 디스크가 여러 개 있더라도 정해진 첫 드라이브의 MBR만이 사용된다. 이 섹터는 로더 프로그램과 파티션 테이블 정보를 담고 있다. 로더는 일반적으로 부트 섹터를 읽어 부트한다. 실제로 MBR과 부트 섹터는 MBR이 파티션 정보를 담고 있다는 것을 제외하고는 기능적인 차이가 없다.
mbr의 첫 446 바이트(0x1BE)는 로더 프로그램이고 그 뒤 64 바이트는 파티션 테일블 정보를 담고 있다. 마지만 두 바이트는 매직 넘버를 갖고 있고 이 숫자는 이 섹터가 진짜 부트 섹터인지 판별할 때 사용된다.
위 그림에서 보듯이 처음 읽혀지는 코드의 크기는 512 bytes 이므로 충분하다고는 볼수 없을 것이다. 그러므로 이 작은 용량엔 실제 코드를 읽어 실행하도록 하는 기능만을 넣는 것이 보통이다. 나머지는 해당 OS 파티션의 부트 섹터에 기록된다.
여기 까지가 일반적인 PC의 부팅과정이다. 이제 부터는 어떤 OS가 깔렸는지에 따라 부팅이 달라지게 된다. lilo와 같은 부트 로더가 실행되 원하는 OS를 부트한다.
이 책에서는 리눅스에 대해 다루므로 BIOS에 의해 처음 읽혀 실행되는 것이 LILO(혹은 GRUB)가 될 것이다. lilo를 설치할 때 LILO는 MBR에 자신을 위한 로더를 기록해 부팅할 때 LILO가 실행 되도록 할 것이다. lILO의 첫 스테이지 부트 섹터는 여러 다른 곳에서 LILO의 나머지 부분을 읽어 들인다.
다음은 필자의 lilo.conf로 lilo를 실행하면 install에 지정된 /boot/boot.b가 MBR에 써진다. boot.b는 lilo의 첫 스테이지와 두번째 스테이지가 묶여진 file로 첫 스테이지는 부트 섹터에 기록 되도록 512 바이트이고 두번째 스테이지는 그 나머지 부분이다. 실제로 필자의 컴퓨터 boot.b는 4566 바이트로 앞 512 바이트가 첫번째 스테이지, 나머지 부분인 4054 바이트가 두번째 스테이지가된다.
prompt timeout=50 default=linux boot=/dev/hda map=/boot/map install=/boot/boot.b lba32 vga=0x030a image=/boot/bzImage-2.4.16 label=linux initrd=/boot/initrd-2.4.16.img read-only root=/dev/hda1 append="mem=nopentium hdd=ide-scsi" |
그러나 /boot/boot.b를 hexedit와 같은 것으로 보면 앞부분에 있어야할 중요한 정보들이 비어 있는 것을 알 수 있다. 이 것은 lilo를 실행해 MBR에 boot.b를 등록할 때 정보가 채워지게 된다.
일단 bios가 mbr을 읽어 LILO를 기동하면 LILO는 lilo.conf를 사용해 등록된 메뉴를 갖고 사용자의 입력에 따라 해당 os를 시작하게 된다. 필자의 lilo.conf에 의하면 선택 가능한 OS는 "linux"로 커널 이미지는 /boot/bzImage-2.4.16임을 알수 있다. 즉 LILO는 사용자가 "linux"를 선택했을 때 /boot/bzImage-2.4.16를 읽어들이고 실행해 주는 역할을 한다.