Bootloader

O bootloader é um pequeno pedaço de código que normalmente é a primeira coisa a ser executada ao ligar um computador, ou sistemas em geral. Sua principais atribuições e funções são:

• Inicializar o hardware base;

• Carregar o kernel;

• Passar o controle para a aplicação;

De uma forma mais precisa, o bootloader deve realizar a inicialização e configuração básica do hardware. Isto é, inicializar a CPU, as GPIOs as memórias e etc.

Em seguida, deve carregar um código de aplicação, em geral são arquivos binários em especial o kernel do sistema operacional. Este código é carrega, em geral, de uma memória não-volátil, por exemplo: um HDD, SDD, da rede, ou mesmo de um flash drive. Este é carregado para a RAM e executado.

Por fim, deve passar o controle da CPU para o programa carregado, seja ele uma aplicação ou um sistema operacional.

Assim, para entender melhor o funcionamento e a utilizade dos bootloaders, vamos apresentar os processos de boot das principais arquiteturas de processadores.

Boot em arquitetura X86 baseado em BIOS

Processadores com arquitetura x86, normalmente possuem uma memória interna não-volatil. Esta em geral, é uma ROM com um firmware dedicado gravado nela. Este firmware é o que costumeiramente chamamos de BIOS do computador.

O diagrama a seguir, descreve as principais etapas do processo de boot de uma processador x86.

A BIOS, é responsável pela inicialização básica de hardware, e em seguida procurar, dentre as opções disponíveis de armazenamento não-volatil, normalmente disco rígidos, por um programa bem pequeno na MBR (Master Boot Record).

A MBR é gravada nos primeiros 512 bytes do disco e contém informações de particionamento. Por ser uma memória extremamente pequena, realiza o carregamento do bootloader de primeiro estágio para dentro da memória RAM. Este é responsável apenas por encontrar quem é a partição ativa, através da tabela da MBR.

Então, é carregado o bootloader de segundo estágio. Este é mais completo, e consegue carregar alguns drivers para ler os tipos da partição e outras funções específicas. E então é capaz de ler a imagem do kernel e carrega-la na RAM e por fim executa-la.

Alguns exemplos de bootloaders de segundo estágio são por exemplo:

• GRUB (Grand Unified Bootloader): que é o padrão utilizado em algumas distribuições GNU/Linux como o próprio Ubuntu. É um dos bootloaders mais completas utilizado tanto em desktops como em servidores.

• Syslinux: é um bootloader muito utilizado, principalmente em sistemas com boot de mídias removíveis e boots via rede. É por exemplo disponibilizado em distribuições como o Arch Linux.

• LILO (Linux Loader): era um dos bootloaders padrão, sendo adotado em distribuições como o Debian. Porém, com o crescimento do Syslinux e do GRUB/2 acabou ficando obsoleto.