BIOS vs UEFI

背景

大家应该都安装过操作系统,PC 或者服务器上。那么我们在安装操作系统时通常需要进入到 BIOS 或 UEFI 界面去安装。之前维护的一个 ISO 版本只支持 BIOS,最近有了支持 UEFI 安装的需求,今天来了解一下其中的差异,之后尝试编写一个支持 UEFI 的 KickStart 配置。

Legacy BIOS

按照惯例,引用维基百科中(不同语言对于名词解释信息可能是完全不同的,最好直接看英文)的解释:

BIOS (/ˈbaɪɒs/ BY-oss; an acronym for Basic Input/Output System and also known as the System BIOS, ROM BIOS or PC BIOS) is non-volatile firmware used to perform hardware initialization during the booting process (power-on startup), and to provide runtime services for operating systems and programs.[1] The BIOS firmware comes pre-installed on a personal computer’s system board, and it is the first software to run when powered on. The name originates from the Basic Input/Output System used in the CP/M operating system in 1975.[2][3] The BIOS originally proprietary to the IBM PC has been reverse engineered by companies looking to create compatible systems. The interface of that original system serves as a de facto standard.

主要功能有:

  • POST - 在加载操作系统之前, 检测硬件确保没有错误
  • Bootstrap Loader - 寻找引导加载程序,并将控制权转
  • BIOS 驱动程序 - 低级驱动程序,使计算机可以对计算机硬件进行基本操作控制
  • BIOS/CMOS 设置 - 允许配置硬件设置,包括系统设置,如计算机密码,硬件时钟等

BIOS vs CMOS

更改BIOS配置时,设置不会存储在BIOS芯片本身。相反,它们存储在一个特殊的存储芯片上,称为CMOS

与大多数RAM芯片一样,存储BIOS设置的芯片使用CMOS工艺制造。它包含少量数据,通常为256 个字节。CMOS 芯片上的信息包括计算机上安装的磁盘驱动器类型,系统时钟的当前日期和时间以及计算机的引导顺序。

BIOS是非易失性的:即使计算机没电也会保留其信息,因为即使计算机已关闭,计算机也需要记住其BIOS设置。这就是为什么CMOS有自己的专用电源,即CMOS电池。 通常我们在使用电脑的时候,如果忘记了 BIOS 密码,无法更改 BIOS 设置时, 那么可以通过拔掉 CMOS 电池,再安装即可恢复。

(U)EFI

The Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) is a specification that defines a software interface between an operating system and platform firmware. UEFI replaces the Basic Input/Output System (BIOS) firmware interface originally present in all IBM PC-compatible personal computers,[1][2] with most UEFI firmware implementations providing legacy support for BIOS services. UEFI can support remote diagnostics and repair of computers, even with no operating system installed.[3]

Intel 为了解决 BIOS 的一些缺点,提出了 EFI ,后来由于各种历史原因,EFI 转变为了 UEFI,其中的 U 是 Unified

那么 BIOS 有啥缺点呢? 对于服务器级别来说,最大的缺点可能就是不支持 2TiB 以上空间的磁盘引导,关于为什么不支持大家可以自己查阅下 MBR vs GPT 相关资料,这里不详细解释。

那么老大哥提出了 UEFI,除了解决了引导磁盘的容量限制,还有如下优点(这几点看上去就跟普通用户没啥关系):

  • 独立于CPU的架构
  • 独立于CPU的驱动程序
  • 灵活的pre-OS环境,包括网络功能
  • 模块化设计
  • 向后和向前兼容性

Linux 安装识别

了解了大概的概念,那么我们来实际看看 Linux 分别从 BIOS 启动和 UEFI 启动安装有什么不同吧,接下来示例以 CentOS 为例。

首先我们看下 CentOS ISO 中的目录结构:

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[root@dell-r720xd-1 CentOS-7.4]# tree . -d 1
.
├── EFI # EFI 模式下引导程序路径
│   └── BOOT
│   └── fonts
├── images # 系统启动镜像
│   └── pxeboot
├── isolinux # 默认引导程序路径,包括引导选项配置,引导背景图片,引导内核镜像等
├── LiveOS # 临时加载镜像
├── Packages # ISO 附带所有软件包,以 RPM 形式存放
└── repodata # ISO 中 YUM Repo 配置文件,保存了在只做 YUM Repo 时指定的软件组,支持语言等信息
1 [error opening dir]

9 directories

BIOS

我们来看下在 BIOS 下如何指定安装 KickStart 配置:

isolinux/isolinux.cfg 中指定即可

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label linux
menu label ^Install yiran'OS
menu default
kernel vmlinuz
append initrd=initrd.img inst.stage2=hd:LABEL=YIRANOS-2 ks=hd:LABEL=YIRANOS-2:/ks_yiranos.cfg quiet

UEFI

跟 BIOS 一样,只是换了一个配置位置,只需要在 EFI/BOOT/grub.cfg 中指定 KS 配置即可。

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### BEGIN /etc/grub.d/10_linux ###
menuentry 'Install CentOS 7' --class fedora --class gnu-linux --class gnu --class os {
linuxefi /images/pxeboot/vmlinuz inst.stage2=hd:LABEL=CentOS\x207\x20x86_64 inst.ks=hd:LABEL=YIRANOS-2:/ks_yiranos.cfg quiet
initrdefi /images/pxeboot/initrd.img
}

总结

随着越来越多服务器厂商将 UEFI 设置为默认模式,哪怕我们没有用到 UEFI 的高级功能,也最好将自己的 ISO 支持到 UEFI,避免因为 BIOS 的一些历史遗留问题导致后续技术支持出现困难。后续找时间写一下关于 UEFI 的 KickStart 配置文件。主要变化应该是在 /boot 分区部分有些变化,之后再说啦。