Все, что вы хотели знать про загрузку Windows, загрузчики и восстановление загрузки ОС

В этой статье я не планирую подробно рассказывать обо всех типах загрузчиков, но хочу свести воедино всю необходимую информацию, которую нужно знать для создания загрузочных дисков, флэшек, а также для восстановления загрузчиков.

Принципы загрузки операционных систем

При включении компьютера управление процессором получает BIOS, и если он настроен на загрузку (boot) с винчестера, то он подгружает в оперативную память компьютера первый сектор диска (MBR) и передает управление ему. Если у вас несколько жестких дисков, то каждый из них содержит свою MBR. В этом случае можно или менять порядок загрузки дисков в BIOS, или же прописать все операционные системы с разных дисков в один PBR загрузчик, об этом ниже.

Сразу оговоримся, что если у BIOS у вас включен режим загрузки UEFI, то структура разделов диска у вас должна быть не MBR, а GPT. GPT имеет не только другую структуру разделов, но и другую структуру загрузочной области. Там в первый сектор записывается «заглушка» для BIOS (Protective MBR), которая служит для того, чтобы старый Legacy BIOS мог загрузиться с GPT диска в режиме совместимости, если ОС была установлена на GPT (часто в BIOS его называют CSM – Compatibility Support Module). Однако, вы никогда не сможете загрузить ОС с MBR диска, если в BIOS выставлена загрузка в режиме UEFI.

При загрузке операционной системы, сначала считывается первый сектор с устройства загрузки, представляющий собой главную загрузочную запись (Master Boot Record — MBR). Стандартно, в качестве MBR выступает первый сектор загрузочного диска. MBR содержит список разделов, признак активного раздела (раздела, с которого будет выполняться загрузка ОС), некоторые служебные данные, а также программный код для считывания в память загрузочного сектора активного раздела (Partition Boot Record — PBR) и передачи ему управления.

Размер сектора на жестком диске — 512 байт. В секторе MBR хранятся данные, которые должны заканчиваться специальной сигнатурой. Этим словом называется специальная, строго установленная, последовательность из 2 байт с шестнадцатеричными значениями 55h AAh, которая записывается в последние 2 байта сектора и соответственно имеет смещение от начала сектора 1FEh. Если хотя бы один из двух последних байтов отличается по значению, считается, что первый сектор не является MBR и не содержит осмысленной информации. Если компьютер при старте, прочитав первый сектор, не обнаружит правильной сигнатуры, он не будет передавать управление располагающемуся там коду, даже если он правильный, а выдаст сообщение о том, что главная загрузочная запись не найдена.

Общая структура MBR может быть представлена следующей таблицей:

Смещение Длина Описание

000h 446 Код загрузчика

1BEh 64 Таблица разделов

1CEh 16 Раздел 2

1DEh 16 Раздел 3

1EEh 16 Раздел 4

1FEh 2 Сигнатура (55h AAh)

Длина указана в байтах.

Как видно, MBR может содержать информацию максимум о 4 разделах. Каждый 16-байтовый блок, содержащий информацию о разделах, в своем начале содержит признак активности раздела — т.е. признак того, что операционную систему следует загружать именно из этого раздела — может иметь значения 80h (раздел активен) и 00h (раздел не активен). Количество активных разделов должно быть не более одного.

Шестнадцатеричный однобайтовый код далее указывает на тип (ID) раздела. Например, 07h – раздел типа NTFS, 0Bh – FAT32, 17h – скрытый NTFS раздел, 27h – системный скрытый NTFS раздел для восстановления системы.

Типы MBR

Выше мы увидели, что в сектор MBR записывается код загрузчика. Что же это? Дело в том, что в MBR может быть записан как «стандартный» загрузчик, так и альтернативные загрузчики.

Существуют следующие распространенные типы MBR:

• Windows NT версий 5.х и 6.x, занимает 1 сектор. Может загружать ОС только с первичного активного раздела.
• GRUB4DOS версий 5.х и 6.x – занимает 16 секторов. Представляет собой файл gbldr.mbr. также его можно установить в качестве PBR прямо в раздел.
• GRUB 2.0 – универсальный загрузочный менеджер, занимает 63 сектора. Состоит из файлов boot.img и core.img. Может работать с любыми файловыми системами и загружать ОС как с первичных, так и логических разделов.
• PLoP – занимает 62 сектора и имеет продвинутый интерфейс. Позволяет организовать загрузку с CD/Floppy/USB без поддержки и обращения к BIOS.
• UltraISO USB-HDD – занимает 1 сектор и позволяет выполнять загрузку с внешних USB HDD дисков.

Конечно, с учетом многообразия ОС, существует масса других MBR, но они не так популярны.

Операционные системы дружат только с определёнными типа загрузчиков, однако это не значит, что их нельзя модифицировать для поддержки других ОС. Так, в Windows MBR можно добавить информацию о Linux разделе, но этого недостаточно, чтобы Linux стал грузиться. Для этого также потребуется редактировать и PBR. Однако линуксовый LDLINUX.SYS требует наличия своего микрокода в MBR, чтобы обращаться к нему в процессе загрузки, то есть если у вас загрузочная запись Windows NT MBR, а загрузчик GRUB, то такая схема работать не будет. Виндовсовые загрузчики могут обойтись без наличия соответствующего микрокода в MBR, поэтому они могут грузиться и через GRUB MBR.

Главное, что вам нужно понять, что MBR содержит микрокод, инструкции для процессора, а не файлы. PBR же указывает на загрузчик, который является файлом.

Разнообразие PBR

Мы с вами выяснили, что MBR передает управление на активный раздел с PBR. PBR (Partition Boot Record), так же называют volume boot record (VBR) – это микрокод в начальном секторе раздела диска (часто это сектор 63), который содержит информацию, какой же загрузчик искать.

Существуют следующие загрузчики:

Тип MBR — NT 5.x/6.x, 1 сектор

• io.sys для MS-DOS, Windows 95/98/МЕ
• ntldr для Windows 2000/XP/2003
• bootmgr для Windows Vista/7/8/8.1/10

Тип MBR — Grub4DOS, 18 секторов

Тип MBR — LILO/GRUB и др. линуксовые (к-во секторов зависит от версии и количества файлов)

• ldlinux.sys – основной базовый модуль
• syslinux.sys — для загрузки с FAT, FAT32, NTFS
• isolinux.bin — для загрузки с iso9660
• pxelinux — для загрузки по PXE
• extlinux для загрузки с ext2/ext3/ext4 или btrfs

Как я сказал выше, загрузчик является не загрузочной областью, а бинарным файлом.

• Файлы Windows NTLDR или BOOTMGR должны лежать в корне активного системного раздела и работают они по-разному. Об этом ниже.
• Файл GRLDR используется Grub4DOS также должен лежать в корне партиции, с котрой выполняется загрузка
• Syslinux – универсальный загрузчик, содержащий много модулей и поддерживающий загрузку с файловых систем ext2/¾, FAT, NTFS, CD/DVD дисков, по сети через PXE. Позволяет организовать текстовое или графическое загрузочное меню.
  Чаще всего этот загрузчик используют для запуска Linux с файловых систем FAT/NTFS или же создания мультизагрузочных USB флэшек, позволяющих загружать как Linux-совместимые приложения под DOS, так и Windows PE.

Например, типичные пример создания мультизагрузочной флэшки – Multiboot USB 2k10, создаваемые уважаемыми conty9 & korsak7. Мультизагрузочный диск системного администратора с возможностью загрузки c CD/DVD, флешки, USB-HDD и обычного HDD и состоящий из нескольких Windows PE-сборок, а также DOS версий продуктов компании Acronis – например Acronis True Image (выполнены на Linux-ядре). Именно из-за этого смешанного зоопарка систем и приходится использовать загрузчик Syslinux (хотя можно и Grub4DOS).

В своем арсенале вам необходимо обязательно иметь утилиту BootICE. Уникальная в своём роде утилита для изменения или бэкапа/восстановления MBR (Master Boot Record) или PBR (Partition Boot Record). С BOOTICE, вы можете легко изменять тип MBR/PBR. Поддерживается загрузочные записи: Grub4DOS, SysLinux, PLoP, MS NT52/60… Например, с помощью этой утилиты, вы можете установить Grub4DOS вашим MBR или PBR, установить NTLDR или BOOTMGR к вашему PBR, установить SYSLINUX на PBR, и так далее.

Boot.ini. Загрузочный файл в Windows

Очень немногие пользователи, разумеется, кроме системщиков, представляют себе, чем является некий непонятный файл boot.ini, даже видя такую строку автозагрузки в одноименном меню, вызываемом командой msconfig. Давайте разберемся, что это за файл и для чего он применяется.

Что представляет собой файл boot.ini в ОС

Вообще если кто не знает, именно файл, имеющий название boot.ini, служит для одной-единственной цели – загрузки операционной системы. При этом иногда возможно встретить варианты установки нескольких ОС на компьютер (в данном случае речь идет именно об «операционках» семейства Windows, поскольку в любых других ОС такой файл загрузки именуется иначе и имеет совершенно другое расширение).

Принципиально для любых ОС названия роли не играют. Дело в том, что в самом файле указывается просто путь загрузки операционной системы. Если установленных систем несколько, сработает загрузчик, который предложит из конфигурации, указанной в файле boot.ini, загрузить ту или иную ОС. Интересно и то, что сам файл является одновременно и менеджером, посредником старта операционных систем.

Информация, хранящаяся в файле

Теперь попробуем рассмотреть, что собой представляет информация, которая отвечает за загрузку Windows. В стандартном варианте при наличии всего одной ОС на компьютерном терминале или ноутбуке вид файла может сводиться к наличию стандартного текста и команд, указанных в нем. К примеру, для загрузки из содержимого файла boot.ini XP-версий и сервис-паков Windows используется стандартное содержание.

Как видно даже невооруженным взглядом, здесь присутствует несколько основных параметров. Они, кстати, имеются во всех версиях загрузочных файлов для разных модификаций самих ОС Windows. Различия могут наблюдаться только в основных параметрах загрузки систем разряда Windows NT, которые изначально созданы в виде серверных версий и рассчитаны на работу в локальной сети.

Прежде всего, это время ожидания — timeout (отклика, истечения срока ожидания), которое в любой ОС, как правило, имеет значение «30» по умолчанию. Иными словами, это задержка 30 секунд. Иногда можно встретить и другие значения этого параметра.

Например, при заданном значении «0» загрузочное меню не будет отображаться вообще, а при значении параметра «1» будет «висеть» на мониторе бесконечно.

Значение, присвоенное параметру «default C:\», является установленным по умолчанию путем к средству старта операционной системы (как правило, с диска C, на что указывает литера по умолчанию). Сама же система, вернее ее основные компоненты, расположены в папке «Windows» в корневом каталоге диска.

Если на компьютере используется несколько «операционок», такой параметр может изменяться. Причем совершенно неважно, будут ли соседствовать те же ОС Windows или Linux. В строках просто будут прописаны указанные пути, ну а дальше, как говорится, выбор за пользователем.

Простым примером может быть использование двух систем, скажем, Windows Millennium и Windows XP, когда файл выглядит так:

[boot loader]
timeout=30
default=C:\
[operating systems]
C:\=»Windows Millennium Edition»
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\WINNT=»Windows XP
Professional» /fastdetect

Команды типа «multi» используются только в том случае, если присутствует системное прерывание в BIOS для дисков типа IDE, ESD или SCSI, а также при выборе загрузки одной из установленных ОС. Строки типа «rdisc(0)» или «partition» практически всегда имеют нулевое значение и обозначают, что прерывание не может использоваться для нескольких дисковых контроллеров, или же показывает порядковый номер диска или логического раздела, с которого, собственно, и производится загрузка выбранной в данный момент «операционки».

Месторасположение файла

Теперь рассмотрим животрепещущий вопрос о том, где находится boot.ini-файл. Во-первых, стоит сказать, что найти сам файл в любой системе, будь то Windows NT или ОС других версий, не так-то и просто. Все дело в том, что сам файл является скрытым от глаз юзера, чтобы он в нем ничего (не дай бог) не изменил.

Зато опытные пользователи знают, что сначала нужно включить полный режим показа абсолютно всех файлов и папок, скрытых разработчиками Windows в целях безопасности, а уж только потом искать искомый файл. В принципе, и рядовой юзер может получить к нему доступ. Для этого нужно всего лишь использовать меню «Сервис», где имеется переходная строка «Параметры папок». Войдя в меню, нужно использовать вкладку «Вид», поставив галочку на параметре «Показывать скрытые файлы, папки и диски» (пути указаны для ОС Windows 7).

Только после этого можно будет узнать, где находится boot.ini-файл со всеми его параметрами. Стандартное место – корневой диск «C» (естественно, если именно на нем установлена «операционка») К тому же стоит обратить внимание и на атрибуты. По умолчанию установлен атрибут «Только чтение». Это делается только для того, чтобы пользователь своими неуместными, а порой и совершенно непредвиденными или случайными действиями не смог его удалить или отредактировать таким образом, что запуск любой системы, установленной на компьютере, станет вообще невозможным.

Файл boot.ini в разных версиях Windows

Что касается содержания и места, где хранится сам файл, в принципе, это не имеет значения. Сам файл boot.ini является неким условным инициализатором, который загружается в память компьютерной системы еще до старта «операционки», предлагая выбор, что именно нужно загрузить.

Кстати, подобным образом действуют и многие менеджеры загрузки, используемые в случае полного «краша» Windows или наличия вирусов, которые невозможно удалить стандартным способом. Особенно сильно это касается оперативной памяти, когда вирус блокирует запуск приложений, максимально загружая системными запросами оперативную память и центральный процессор.

Загрузка при помощи инициализатора

Как уже понятно, загружать любую ОС, установленную на компьютерном терминале, можно без всяких проблем. К примеру, для загрузки системы по умолчанию достаточно использовать прописанный путь в файле загрузки.

Можно поступить иначе, указав приоритетом загрузку «операционки» любого другого типа из желаемого раздела. При установке соответствующих загрузочных клиентов, обычно называемых boot-менеджерами, можно добиться еще большего. Дело в том, что (как и положено) они стартуют еще до запуска выбора систем. Так что там можно выбрать, что угодно. Более того, такие менеджеры загрузки файл boot.ini Windows-систем обрабатывают автоматически, внося свои коррективы в содержание загрузочного файла.

Редактирование файла

Что касается изменения параметров и редактирования самого файла в той же системе Windows 7, файл boot.ini (как и в любой другой ОС) открывается совершенно просто. Не смотрите, что он имеет системное расширение, открыть его можно в обычном стандартном приложении любой «операционки» под названием «Блокнот». Да-да, вы не ошиблись. Сам файл в своем содержании несет именно текстовые данные, и любой редактор способен обработать такую информацию. Единственное что потребуется после этого, просто сохранить файл в оригинальном формате и в том же месте.

Правда, стоит для начала создать копию оригинального файла. Необходимо позаботиться также и о бэкапе (резервной копии) данных жесткого диска, образа операционной системы или стандартной точки восстановления Windows.

Сохранение и перезагрузка

Само собой разумеется, что сделанные изменения, пусть даже на высоком профессиональном уровне, все равно не вступят в силу без перезагрузки системы. Только после повторного старта будет произведен анализ загрузочного сектора и самого файла, отвечающего за старт ОС (одной или нескольких из списка).

Предостережения

Как уже понятно, рядовым юзерам с такими изменениями нужно быть крайне осторожными. Если они даже и знают, что собой представляет файл загрузки ОС boot.ini, изменять его не рекомендуется ни в коем случае. Этим могут заниматься либо продвинутые пользователи, знающие толк в установке «операционок», либо системные администраторы, контролирующие загрузку ОС на подчиненных компьютерных терминалах с заранее заданными параметрами.

Собственно, из этого всего можно понять, что данный текстовый файл является чуть ли не главным атрибутом загрузки системы. Конечно, неправильно полагать, что его удаление или изменение может привести к каким-то уж очень серьезным последствиям (восстановить его можно), тем не менее лучше такими вещами не заниматься, особенноесли предварительно не создана точка восстановления или резервная копия данных или образа системы.