UEFI是一个引导加载程序，还是BIOS的替代品？

Question

这台Lubuntu18.04笔记本电脑是否安装并使用了引导程序？如果没有，它会使用什么呢？它的启动过程是什么样的？

笔记本电脑使用UEFI而不是BIOS吗？除了BIOS的替换之外，UEFI是否是一个引导加载程序？

我跟踪https://unix.stackexchange.com/a/137587/674来查找引导程序。

谢谢。

$ sudo parted -l
[sudo] password for t: 
Model: ATA TOSHIBA MQ01ABF0 (scsi)
Disk /dev/sda: 500GB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: gpt
Disk Flags: 

Number  Start   End    Size   File system  Name                  Flags
 1      1049kB  538MB  537MB  fat32        EFI System Partition  boot, esp
 2      538MB   500GB  500GB  ext4

$ sudo dd if=/dev/sda bs=512 count=1 2>&1 | grep GRUB
$ sudo dd if=/dev/sda bs=512 count=1 2>&1 | grep LILO
$ sudo ./bootinfoscript --stdout
                  Boot Info Script 0.61      [1 April 2012]


============================= Boot Info Summary: ===============================

 => No boot loader is installed in the MBR of /dev/sda.

sda1: __________________________________________________________________________

    File system:       vfat
    Boot sector type:  FAT32
    Boot sector info:  No errors found in the Boot Parameter Block.
    Operating System:  
    Boot files:        /efi/BOOT/fbx64.efi /efi/ubuntu/fwupx64.efi 
                       /efi/ubuntu/grubx64.efi /efi/ubuntu/mmx64.efi 
                       /efi/ubuntu/shimx64.efi

sda2: __________________________________________________________________________

    File system:       ext4
    Boot sector type:  -
    Boot sector info: 
    Operating System:  Ubuntu 18.04.2 LTS
    Boot files:        /boot/grub/grub.cfg /etc/fstab

============================ Drive/Partition Info: =============================

Drive: sda _____________________________________________________________________
Disk /dev/sda: 465.8 GiB, 500107862016 bytes, 976773168 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: gpt

Partition  Boot  Start Sector    End Sector  # of Sectors  Id System

/dev/sda1                   1   976,773,167   976,773,167  ee GPT


GUID Partition Table detected.

Partition    Start Sector    End Sector  # of Sectors System
/dev/sda1           2,048     1,050,623     1,048,576 EFI System partition
/dev/sda2       1,050,624   976,771,071   975,720,448 Data partition (Linux)

"blkid" output: ________________________________________________________________

Device           UUID                                   TYPE       LABEL

/dev/sda1        0C1E-EE69                              vfat       
/dev/sda2        7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f   ext4       

================================ Mount points: =================================

Device           Mount_Point              Type       Options

/dev/sda1        /boot/efi                vfat       (rw,relatime,fmask=0077,dmask=0077,codepage=437,iocharset=iso8859-1,shortname=mixed,errors=remount-ro)
/dev/sda2        /                        ext4       (rw,relatime,errors=remount-ro,data=ordered)


=========================== sda2/boot/grub/grub.cfg: ===========================

--------------------------------------------------------------------------------
#
# DO NOT EDIT THIS FILE
#
# It is automatically generated by grub-mkconfig using templates
# from /etc/grub.d and settings from /etc/default/grub
#

### BEGIN /etc/grub.d/00_header ###
if [ -s $prefix/grubenv ]; then
  set have_grubenv=true
  load_env
fi
if [ "${next_entry}" ] ; then
   set default="${next_entry}"
   set next_entry=
   save_env next_entry
   set boot_once=true
else
   set default="0"
fi

if [ x"${feature_menuentry_id}" = xy ]; then
  menuentry_id_option="--id"
else
  menuentry_id_option=""
fi

export menuentry_id_option

if [ "${prev_saved_entry}" ]; then
  set saved_entry="${prev_saved_entry}"
  save_env saved_entry
  set prev_saved_entry=
  save_env prev_saved_entry
  set boot_once=true
fi

function savedefault {
  if [ -z "${boot_once}" ]; then
    saved_entry="${chosen}"
    save_env saved_entry
  fi
}
function recordfail {
  set recordfail=1
  if [ -n "${have_grubenv}" ]; then if [ -z "${boot_once}" ]; then save_env recordfail; fi; fi
}
function load_video {
  if [ x$feature_all_video_module = xy ]; then
    insmod all_video
  else
    insmod efi_gop
    insmod efi_uga
    insmod ieee1275_fb
    insmod vbe
    insmod vga
    insmod video_bochs
    insmod video_cirrus
  fi
}

if [ x$feature_default_font_path = xy ] ; then
   font=unicode
else
insmod part_gpt
insmod ext2
set root='hd0,gpt2'
if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
  search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,gpt2 --hint-efi=hd0,gpt2 --hint-baremetal=ahci0,gpt2  7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
else
  search --no-floppy --fs-uuid --set=root 7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
fi
    font="/usr/share/grub/unicode.pf2"
fi

if loadfont $font ; then
  set gfxmode=auto
  load_video
  insmod gfxterm
  set locale_dir=$prefix/locale
  set lang=en_US
  insmod gettext
fi
terminal_output gfxterm
if [ "${recordfail}" = 1 ] ; then
  set timeout=30
else
  if [ x$feature_timeout_style = xy ] ; then
    set timeout_style=hidden
    set timeout=0
  # Fallback hidden-timeout code in case the timeout_style feature is
  # unavailable.
  elif sleep --interruptible 0 ; then
    set timeout=0
  fi
fi
### END /etc/grub.d/00_header ###

### BEGIN /etc/grub.d/05_debian_theme ###
set menu_color_normal=white/black
set menu_color_highlight=black/light-gray
### END /etc/grub.d/05_debian_theme ###

### BEGIN /etc/grub.d/10_linux ###
function gfxmode {
    set gfxpayload="${1}"
    if [ "${1}" = "keep" ]; then
        set vt_handoff=vt.handoff=1
    else
        set vt_handoff=
    fi
}
if [ "${recordfail}" != 1 ]; then
  if [ -e ${prefix}/gfxblacklist.txt ]; then
    if hwmatch ${prefix}/gfxblacklist.txt 3; then
      if [ ${match} = 0 ]; then
        set linux_gfx_mode=keep
      else
        set linux_gfx_mode=text
      fi
    else
      set linux_gfx_mode=text
    fi
  else
    set linux_gfx_mode=keep
  fi
else
  set linux_gfx_mode=text
fi
export linux_gfx_mode
menuentry 'Ubuntu' --class ubuntu --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-simple-7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f' {
    recordfail
    load_video
    gfxmode $linux_gfx_mode
    insmod gzio
    if [ x$grub_platform = xxen ]; then insmod xzio; insmod lzopio; fi
    insmod part_gpt
    insmod ext2
    set root='hd0,gpt2'
    if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
      search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,gpt2 --hint-efi=hd0,gpt2 --hint-baremetal=ahci0,gpt2  7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
    else
      search --no-floppy --fs-uuid --set=root 7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
    fi
        linux   /boot/vmlinuz-4.15.0-45-generic root=UUID=7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f ro  quiet splash $vt_handoff
    initrd  /boot/initrd.img-4.15.0-45-generic
}
submenu 'Advanced options for Ubuntu' $menuentry_id_option 'gnulinux-advanced-7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f' {
    menuentry 'Ubuntu, with Linux 4.15.0-45-generic' --class ubuntu --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-4.15.0-45-generic-advanced-7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f' {
        recordfail
        load_video
        gfxmode $linux_gfx_mode
        insmod gzio
        if [ x$grub_platform = xxen ]; then insmod xzio; insmod lzopio; fi
        insmod part_gpt
        insmod ext2
        set root='hd0,gpt2'
        if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,gpt2 --hint-efi=hd0,gpt2 --hint-baremetal=ahci0,gpt2  7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
        else
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root 7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
        fi
        echo    'Loading Linux 4.15.0-45-generic ...'
            linux   /boot/vmlinuz-4.15.0-45-generic root=UUID=7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f ro  quiet splash $vt_handoff
        echo    'Loading initial ramdisk ...'
        initrd  /boot/initrd.img-4.15.0-45-generic
    }
    menuentry 'Ubuntu, with Linux 4.15.0-45-generic (recovery mode)' --class ubuntu --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-4.15.0-45-generic-recovery-7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f' {
        recordfail
        load_video
        insmod gzio
        if [ x$grub_platform = xxen ]; then insmod xzio; insmod lzopio; fi
        insmod part_gpt
        insmod ext2
        set root='hd0,gpt2'
        if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,gpt2 --hint-efi=hd0,gpt2 --hint-baremetal=ahci0,gpt2  7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
        else
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root 7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
        fi
        echo    'Loading Linux 4.15.0-45-generic ...'
            linux   /boot/vmlinuz-4.15.0-45-generic root=UUID=7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f ro recovery nomodeset 
        echo    'Loading initial ramdisk ...'
        initrd  /boot/initrd.img-4.15.0-45-generic
    }
    menuentry 'Ubuntu, with Linux 4.15.0-20-generic' --class ubuntu --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-4.15.0-20-generic-advanced-7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f' {
        recordfail
        load_video
        gfxmode $linux_gfx_mode
        insmod gzio
        if [ x$grub_platform = xxen ]; then insmod xzio; insmod lzopio; fi
        insmod part_gpt
        insmod ext2
        set root='hd0,gpt2'
        if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,gpt2 --hint-efi=hd0,gpt2 --hint-baremetal=ahci0,gpt2  7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
        else
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root 7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
        fi
        echo    'Loading Linux 4.15.0-20-generic ...'
            linux   /boot/vmlinuz-4.15.0-20-generic root=UUID=7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f ro  quiet splash $vt_handoff
        echo    'Loading initial ramdisk ...'
        initrd  /boot/initrd.img-4.15.0-20-generic
    }
    menuentry 'Ubuntu, with Linux 4.15.0-20-generic (recovery mode)' --class ubuntu --class gnu-linux --class gnu --class os $menuentry_id_option 'gnulinux-4.15.0-20-generic-recovery-7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f' {
        recordfail
        load_video
        insmod gzio
        if [ x$grub_platform = xxen ]; then insmod xzio; insmod lzopio; fi
        insmod part_gpt
        insmod ext2
        set root='hd0,gpt2'
        if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint-bios=hd0,gpt2 --hint-efi=hd0,gpt2 --hint-baremetal=ahci0,gpt2  7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
        else
          search --no-floppy --fs-uuid --set=root 7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f
        fi
        echo    'Loading Linux 4.15.0-20-generic ...'
            linux   /boot/vmlinuz-4.15.0-20-generic root=UUID=7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f ro recovery nomodeset 
        echo    'Loading initial ramdisk ...'
        initrd  /boot/initrd.img-4.15.0-20-generic
    }
}

### END /etc/grub.d/10_linux ###

### BEGIN /etc/grub.d/20_linux_xen ###

### END /etc/grub.d/20_linux_xen ###

### BEGIN /etc/grub.d/20_memtest86+ ###
### END /etc/grub.d/20_memtest86+ ###

### BEGIN /etc/grub.d/30_os-prober ###
### END /etc/grub.d/30_os-prober ###

### BEGIN /etc/grub.d/30_uefi-firmware ###
menuentry 'System setup' $menuentry_id_option 'uefi-firmware' {
    fwsetup
}
### END /etc/grub.d/30_uefi-firmware ###

### BEGIN /etc/grub.d/40_custom ###
# This file provides an easy way to add custom menu entries.  Simply type the
# menu entries you want to add after this comment.  Be careful not to change
# the 'exec tail' line above.
### END /etc/grub.d/40_custom ###

### BEGIN /etc/grub.d/41_custom ###
if [ -f  ${config_directory}/custom.cfg ]; then
  source ${config_directory}/custom.cfg
elif [ -z "${config_directory}" -a -f  $prefix/custom.cfg ]; then
  source $prefix/custom.cfg;
fi
### END /etc/grub.d/41_custom ###
--------------------------------------------------------------------------------

=============================== sda2/etc/fstab: ================================

--------------------------------------------------------------------------------
# /etc/fstab: static file system information.
#
# Use 'blkid' to print the universally unique identifier for a
# device; this may be used with UUID= as a more robust way to name devices
# that works even if disks are added and removed. See fstab(5).
#
#                
# / was on /dev/sda2 during installation
UUID=7a7ed7ca-d939-49d6-8951-ba573929f41f /               ext4    errors=remount-ro 0       1
# /boot/efi was on /dev/sda1 during installation
UUID=0C1E-EE69  /boot/efi       vfat    umask=0077      0       1
/swapfile                                 none            swap    sw              0       0
--------------------------------------------------------------------------------

=================== sda2: Location of files loaded by Grub: ====================

           GiB - GB             File                                 Fragment(s)


=============================== StdErr Messages: ===============================

cat: /tmp/BootInfo-7fBr4xK8/Tmp_Log: No such file or directory

Answer 1

是的，该膝上型计算机安装了一个UEFI版本的GRUB引导加载器--您可以看到/efi/ubuntu/grubx64.efi文件。但是没有安装MBR风格的引导加载程序，这一点可以从输出中看出。

=> No boot loader is installed in the MBR of /dev/sda

不，UEFI在技术上不是一个引导程序。

UEFI是一个系统固件，在现代PC上取代了BIOS。引导加载器可以被定义为“一些相对简单的东西(与实际操作系统相比)，它利用系统固件提供的服务来加载实际的操作系统。”

系统固件最初控制系统，因此它将规定引导加载程序应该是什么样子。传统的PC BIOS本质上是：

• 将系统设置为16位8086兼容模式
• 读取磁盘的第一个512字节块，该块以前是以某种未指定的方式选择的。
• 如果该块的最后两个字节为0x55和0xaa，则尝试将该块的前446个字节作为程序执行。向它提供基本的输入/输出功能，与1986年最初的IBM /AT中调用的方式基本相同，并在过去几年中添加了许多不同的扩展。

在现代系统中，446字节仅够覆盖可能的磁盘访问接口(旧C/H/S和现代LBA)，然后加载引导加载器的其余部分，该引导加载程序通常嵌入主引导记录和第一个分区开始之间的空间。

另一方面，UEFI将：

• 允许使用系统的本机位深度，无论是32位还是64位.
• 提供内置支持，用于读取GPT分区上至少(特定版本)的FAT32文件系统。其他文件系统也可能受到支持。
• 为引导加载程序和操作系统提供标准接口，以访问固件设置，包括启动顺序设置
• 允许引导加载程序是一个常规文件，而不是特定位置的固定大小的机器代码块。

如果使用sudo efibootmgr -v命令，您将看到系统固件和引导加载程序之间的链接: UEFI引导顺序设置。它们存储在系统的电池支持的NVRAM内存中(基本上与BIOS设置存储在具有BIOS而不是UEFI的系统上的位置相同)，并指定关于每个配置的引导加载程序的四件事情：

• 它的可读的名字
• 包含引导加载器的分区的GUID样式分区ID。
• 引导程序的文件名，通常使用DOS/Windows风格的反斜杠作为目录分隔符
• 每个引导加载程序都可以决定如何使用这些附加参数。

在您的示例中，在UEFI引导顺序中注册的引导加载程序可能实际上不是/efi/ubuntu/grubx64.efi，而是/efi/ubuntu/shimx64.efi：UEFI安全引导引导程序。它是由微软签署的，因此应该可以在所有支持UEFI安全启动的64位x86系统上加载。它有一个内置的Canonical证书副本，它使用该证书(或者可选地使用安装到系统NVRAM中的任何其他证书作为机器所有者密钥，或MOK)以密码方式验证它加载的下一个文件，即按照惯例，grubx64.efi文件位于shimx64.efi所在的同一个目录中。

如果您的系统没有启用安全引导，则可以跳过此步骤，并且可以在UEFI引导顺序设置中直接指定\efi\ubuntu\grubx64.efi。

对于可移动媒体和其他可能未在NVRAM设置中注册引导加载程序的情况，UEFI还包括一个后备引导加载程序路径。对于64位x86体系结构，它是\efi\boot\bootx64.efi。如果该文件存在于可移动媒体上的FAT32分区中，那么对于UEFI，该媒体实际上是可引导的。

将UEFI兼容的引导加载程序嵌入到系统固件中在技术上是可能的(实际上也很容易)。但是，这使得更新引导加载程序变得困难，而引导加载程序通常是特定于特定操作系统或操作系统家族的。因此，您通常更有可能在设备中而不是在通用计算机中看到这样的嵌入式引导程序。