BIOS 与 UEFI 的前世今生

在我们每天使用 Linux 系统的过程中，很少有人会去关心系统在启动时都发生了什么。但如果你是一位系统爱好者、开发者或者准运维工程师，了解 BIOS 和 UEFI，以及它们如何与 Linux 协同工作，是非常重要的一步。

什么是 BIOS 和 UEFI？

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1. BIOS（Basic Input/Output System）

BIOS 是一种传统的固件接口，自 1980 年代以来一直被用于 IBM PC 兼容系统。它在计算机开机时运行，完成以下几件事：

• 进行 POST（电源自检）
• 初始化硬件
• 查找启动设备
• 加载启动加载器（如 GRUB）

BIOS 通常是以 16 位实模式运行，受内存寻址限制，且对硬盘支持能力较差（最多只能支持 2TB 的硬盘）。

2. UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）

UEFI 是 BIOS 的现代替代品，由 Intel 主导开发。与 BIOS 相比，UEFI 具备以下优势：

• 图形化界面、鼠标支持
• 更快的启动速度
• 支持超过 2TB 的硬盘（使用 GPT 分区表）
• 安全启动（Secure Boot）机制，增强安全性
• 运行在 32 位或 64 位环境，支持更多内存

UEFI 使用一个称为 EFI 系统分区（ESP） 的 FAT 文件系统来存放启动程序（如 grubx64.efi）。

Linux 下的启动流程（UEFI 与 BIOS 对比）

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BIOS 模式下的 Linux 启动流程：

[BIOS] -> [MBR] -> [GRUB/GRUB2] -> [Linux Kernel] -> [init/systemd]

• BIOS 读取硬盘的 MBR（主引导记录）
• MBR 中的 bootloader（如 GRUB）加载并执行
• GRUB 载入内核 (vmlinuz) 和 initramfs
• 内核启动，交给 init/systemd 进程

UEFI 模式下的 Linux 启动流程：

[UEFI Firmware] -> [EFI System Partition] -> [GRUB2 .efi 文件] -> [Linux Kernel] -> [init/systemd]

• UEFI 固件查找 ESP 分区中的 .efi 文件（启动器）
• 加载 GRUB 的 EFI 版本（如 grubx64.efi）
• GRUB 启动 Linux 内核

如何判断你的系统使用的是 BIOS 还是 UEFI？

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可以在 Linux 系统中通过以下方法判断：

ls /sys/firmware/efi

如果该目录存在，则表示系统使用的是 UEFI 模式启动；如果不存在，说明系统在 BIOS（Legacy）模式下启动。

Linux 安装时的分区建议（UEFI vs BIOS）

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BIOS 模式下：

• /boot 分区（可选，方便 GRUB 管理）
• 根 / 分区
• swap 分区（可选）

UEFI 模式下：

• ESP 分区（FAT32 格式，约 100~512MB，挂载到 /boot/efi）
• /boot 分区（可选）
• 根 / 分区
• swap 分区（可选）

GRUB 在 BIOS 与 UEFI 下的不同表现

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• 在 BIOS 模式下，GRUB 安装到 MBR（如 /dev/sda）。
• 在 UEFI 模式下，GRUB 安装为一个 .efi 文件，放入 EFI 系统分区。

安装时的 GRUB 命令也不同：

# BIOS 模式安装 GRUB
grub-install /dev/sda

# UEFI 模式安装 GRUB
grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi --bootloader-id=GRUB

Secure Boot 与 Linux 的关系

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UEFI 引入了 Secure Boot，目的是防止恶意软件在启动过程中加载。默认状态下，某些发行版（如 Ubuntu）会提供签名的 bootloader，确保能在开启 Secure Boot 的环境中正常启动。

如果你使用的是自定义内核或启动器，可能需要关闭 Secure Boot 或手动签名。

总结

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如果你正在准备装 Linux 系统，建议优先选择 UEFI 模式安装，除非硬件不兼容。未来的主板几乎都默认启用了 UEFI，并逐渐淘汰 Legacy BIOS。