引导加载程序是计算机加电后运行的第一个可执行软件，负责硬件初始化、定位并加载内核与initramfs、传递启动参数，最终将控制权移交内核；它适配bios/uefi固件，支持多系统菜单与安全启动验证。
引导加载程序是计算机加电后运行的第一个可执行软件，它位于固件（BIOS或UEFI）与操作系统内核之间，承担着硬件初始化、定位内核映像、加载关键启动数据并最终将控制权移交给内核的关键任务。以下是关于引导加载程序核心作用的详细说明：
一、引导加载程序的基本职能
引导加载程序在固件完成硬件自检（POST）并选定启动设备后被加载执行。它的核心职责不是直接运行用户程序，而是为内核创建一个最小但可用的运行环境：包括设置内存布局、解析分区表、读取文件系统中的内核镜像（如vmlinuz）与初始内存盘（initramfs），并按约定格式向内核传递启动参数（如root=、console=）。该阶段不依赖操作系统内核提供的驱动或服务，所有磁盘访问和文件读取均由引导加载程序自身实现。
1、固件将控制权移交至启动设备首扇区（MBR）或EFI系统分区中的可执行引导文件（如/boot/efi/EFI/toaru/grubx64.efi）。
2、引导加载程序解压并验证内核映像完整性（若启用签名验证）。
3、将内核与initramfs载入物理内存指定地址，建立内核启动所需的数据结构（如boot_params、setup_data）。
4、禁用中断、切换至保护模式或长模式，跳转至内核入口点（如startup_64）。
二、引导加载程序与启动环境的适配关系
不同固件接口要求引导加载程序采用不同的加载机制与数据交互协议。BIOS-MBR环境下，引导加载程序受限于16位实模式与512字节MBR空间，通常需分阶段加载（如GRUB Stage 1 → Stage 1.5 → Stage 2）；而UEFI-GPT环境下，引导加载程序以PE/COFF格式存在，可直接调用UEFI服务访问GPT分区与FAT32文件系统，无需自行实现底层磁盘驱动。
1、在BIOS系统中，引导加载程序必须通过INT 13h中断访问硬盘，使用CHS或LBA寻址方式读取后续扇区。
2、在UEFI系统中，引导加载程序调用gBS->LoadImage()与gBS->StartImage()加载内核，并通过EFI_FILE_PROTOCOL打开/boot目录下的内核文件。
3、ToaruOS的引导加载程序同时支持两种路径：MBR中嵌入兼容Multiboot规范的引导代码，或EFI系统分区中部署符合UEFI Application标准的可执行体。
三、引导加载程序对多系统共存的支持机制
当一台计算机安装多个操作系统时，引导加载程序提供交互式菜单界面，允许用户在启动阶段手动选择目标系统。该能力依赖于其内置的配置解析器（如grub.cfg语法解析）与模块化架构（例如GRUB可动态加载ext2、btrfs、luks等文件系统模块），从而跨越不同分区格式与加密状态识别各系统的内核位置。
1、引导加载程序扫描所有已挂载分区，查找各系统定义的配置文件（如/boot/grub/grub.cfg、/boot/loader/entries/*.conf）。
2、根据配置项生成菜单项，每项绑定独立的内核路径、initrd路径及kernel命令行参数。
3、用户通过方向键高亮选择后，引导加载程序重新加载对应配置并执行启动流程，其余系统保持未激活状态。
4、关键提示：若某操作系统更新内核后未运行update-grub，其新版本可能不会出现在GRUB菜单中。
四、引导加载程序与安全启动的协同逻辑
在启用UEFI安全启动（Secure Boot）的设备上，引导加载程序必须具备有效数字签名，且其加载的内核也需经同一密钥链验证。此时引导加载程序不仅承担加载功能，还作为可信执行链（Chain of Trust）中承上启下的环节：它由固件验证后运行，再负责验证下一级镜像（如shim→grub→vmlinuz）的签名有效性，任一环节失败即中止启动并报错。
1、UEFI固件首先验证引导加载程序PE头中的EKU（Extended Key Usage）字段是否包含“Microsoft Windows UEFI CA”或OEM自定义密钥标识。
2、引导加载程序启动后，调用Authenticode验证内核映像的PKCS#7签名，并比对嵌入的哈希值与实际计算值。
3、若内核未签名或签名密钥不在固件DB数据库中，系统将拒绝加载并显示“Security Violation”错误。
