3.1 操作系统启动概念
不管是Windows还是Linux操作系统，底层设备一般均为物理硬件，操作系统启动之前会对硬件进行检测，然后硬盘引导启动操作系统，以下为与操作系统启动相关的几个概念。
3.1.1 BIOS
基本输入输出系统(basic input output system，BIOS)是一组固化到计算机主板上的只读内存镜像(read only memory image，ROM)芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。
3.1.2 MBR
全新硬盘在使用之前必须进行分区格式化，硬盘分区初始化的格式主要有两种，分别为MBR格式和GPT格式。
如果使用MBR格式，操作系统将创建主引导记录扇区(master boot record，MBR)，MBR位于整块硬盘的0磁道0柱面1扇区，主要功能是操作系统对磁盘进行读写时，判断分区的合法性以及分区引导信息的定位。
主引导扇区总共为512字节，MBR只占用了其中的446个字节，另外的64个字节为硬盘分区表(disk partition table，DPT)，最后两个字节“55，AA”是分区的结束标志。
在MBR硬盘中，硬盘分区信息直接存储于主引导记录(MBR)中，同时主引导记录还存储着系统的引导程序，如表3-1所示。
表3-1 MBR分区表
MBR是计算机启动最先执行的硬盘上的程序，只有512字节大小，所以不能载入操作系统的核心，只能先载入一个可以载入计算机核心的程序，称为引导程序。
因为MBR分区标准决定了MBR只支持在2TB以下的硬盘，对于后面的多余空间只能浪费。为了支持能使用大于2TB硬盘空间，微软和英特尔公司在可扩展固件接口(extensible firmware interface，EFI)方案中开发了全局唯一的标识符(globally unique identifier，GUID)，进而全面支持大于2TB硬盘空间在企业中使用。
3.1.3 GPT
全局唯一的标识符(globally unique identifier，GUID)，正逐渐取代MBR成为新标准。它和统一的可扩展固件接口(unified extensible firmware interface，UEFI)相辅相成。UEFI用于取代老旧的BIOS，而GPT则取代老旧的MBR。之所以称为“GUID分区表”，是因为驱动器上的每个分区都有一个全局唯一的标识符。
在GPT硬盘中，分区表的位置信息储存在GPT头中。出于兼容性考虑，第一个扇区同样有一个与MBR类似的标记，叫作受保护的主引导记录(protected main boot record，PMBR)。
PMBR的作用是当使用不支持GPT的分区工具时，整个硬盘将显示为一个受保护的分区，以防止分区表及硬盘数据遭到破坏，而其中存储的内容和MBR一样，之后才是GPT头。
GPT优点支持2TB以上磁盘，如果使用Fdisk分区，最大只能建立2TB大小的分区，创建大于2TB的分区，需使用parted，同时必须使用64位操作系统，MAC、Linux系统都能支持GPT分区格式，Windows 7/8 64位、Windows Server 2008 64位支持GPT。GPT硬盘分区表内容如图3-1所示。
图3-1 GPT分区表内容
3.1.4 GRUB
GNU项目的多操作系统启动程序(GRand unified bootloader，GRUB)，可以支持多操作系统的引导，它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。
GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。它是一个多重操作系统启动管理器。用来引导不同系统，如Windows、Linux。Linux常见的引导程序包括LILO、GRUB、GRUB2，CentOS 7 Linux默认使用GRUB2引导程序，引导系统启动。如图3-2所示为GRUB加载引导流程。
图3-2 GRUB引导流程
GRUB2是基于GRUB开发成更加安全强大的多系统引导程序，最新Linux发行版都是使用GRUB2作为引导程序。同时GRUB2采用了模块化设计，使得GRUB2核心更加精炼，使用更加灵活，同时也就不需要像GRUB分为stage 1、stage 1.5、stage 2三个阶段。