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Systemstart

So funktionieren Bootmanger

10.01.2008
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Wie funktioniert eigentlich der Systemstart? Wir erklären, woher Ihr Computer weiß, welches Betriebssystem er starten soll, und wie sich die gängigen Bootloader von Linux und Windows unterscheiden.

Grub, Lilo und ntldr – vielleicht haben Sie diese Namen bereits gehört und sich gefragt, was es eigentlich damit auf sich hat. Oder Sie haben Ihren Computer beim Starten beobachtet und sich dabei gefragt, woher der Rechner eigentlich weiß, welches Betriebssystem er starten soll. Der Bootvorgang eines Computers ist grundlegend für die Funktion der Maschine und trotzdem vielen Anwendern ein Rätsel. Wenn es Ihnen genauso geht, hilft Ihnen dieser Artikel dabei, den gesamten Bootvorgang zu verstehen.

Aller Anfang

Was ist eigentlich die "Stunde 0" des Bootvorgangs? Um dies zu erfahren, ist es notwendig, dass Sie sich zunächst die Schritte vor Augen halten, die beim Start eines Computers nacheinander ablaufen. Nach dem obligatorischen Druck auf die Einschalttaste sehen Sie zunächst einige Meldungen über die in Ihrem Computer vorhandene Hardware. Diese kommen nicht von einem Betriebssystem, das zu diesem Zeitpunkt bereits geladen wäre, sondern vom so genannten BIOS Ihres Computers. Die Abkürzung BIOS steht für "Basic Input Output System" und ist salopp gesagt die "Firmware" Ihres Mainboards. Es ist auf Standard-PCs die erste Software überhaupt, die läuft. Sie liegt auf einem auf das Mainboard montierten Flashspeicher und wird unmittelbar nach der Aktivierung der Stromzufuhr ausgeführt.

Das BIOS hat mehrere Aufgaben: Zunächst sammelt es Informationen über die in Ihrem Computer vorhandene Hardware. Dazu gehören eine Liste der Laufwerke in Ihrem PC sowie eine Auflistung der installierten Erweiterungskarten, eine Übersicht über die eingesetzten RAM-Bausteine und nicht zuletzt auch der Blick auf die Temperaturdaten, welche die einzelnen Sensoren übermitteln. Wenn das BIOS eine vollständige Liste der verfügbaren Laufwerke hat, setzt es den Systemstart, also den eigentlichen Boot-Prozess, in Gang. Am Anfang eines PC-kompatiblen Datenträgers (dazu gehören Disketten und CDs bzw. DVDs genauso wie Festplatten) kann sich eine so genannte Bootsignatur befinden. Diese ist ein nach strengen Regeln konzipierter kleiner Bereich auf dem Datenträger, in dem Informationen zu dem zu startenden Betriebssystem liegen. Das BIOS prüft nach dem Finden der vorhandenen Laufwerke jedes einzelne Laufwerk auf einen solchen Eintrag hin. Die Reihenfolge, in der dies geschieht, können Sie in den BIOS-Einstellungen Ihres Computers festlegen. Traditionell versucht das BIOS zunächst, die "Bootrecords" auf Disketten zu finden. Wenn es dort keine passenden Bereiche gibt oder der Computer über gar kein Diskettenlaufwerk verfügt, durchsucht das BIOS den nächsten festgelegten Datenträger – entweder das CD-/DVD-Laufwerk oder die Festplatte.

Der Master Boot Record

Festplatten, die für den Bootvorgang mit einem PC vorgesehen sind, verfügen immer über einen "Master Boot Record", in dem neben eventuell hinterlegten Boot-Einträgen auch die Partitionstabelle der Platte liegt. Jede Festplatte hat mindestens eine Partition – in der Praxis sind große Laufwerke oft in mehrere Partitionen eingeteilt. Das BIOS Ihres Computers schaut dabei zunächst nach Einträgen im Master Boot Record der Festplatte, die zu einem startfähigen System führen. Findet es unmittelbar im MBR einen solchen, übergibt es die Kontrolle an die im MBR gespeicherte Software. Die einfachste Variante eines MBR-Bootloaders ist eine kleine Routine, welche die Partitionstabelle ausliest und auf einer als "aktiv" markierten Partition nach einem weiteren Bootloader sucht, der dort im Bootsektor liegt. Der Bootsektor einer Partition heißt analog zum MBR "Partition Boot Record" (PBR).

Verläuft die Suche nach einem Bootloader ergebnislos, hält das BIOS den Bootvorgang an und gibt eine Fehlermeldung aus.

Der erste Teil der Frage, wie der Bootvorgang überhaupt funktioniert, ist damit beantwortet. Offen bleibt, wie die kleinen Programme, die in den Bootrecords der Laufwerke oder Partitionen liegen, arbeiten. Dazu betrachten wir im Folgenden Grub, Lilo und die Bootloader von Windows XP.

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