CN103473102A - 多操作系统的系统启动引导方法和工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多操作系统的系统启动引导方法和工具，该引导方法包括：在用户从多个操作系统中选择所要启动的系统之前，判断指定内核的Linux操作系统是否存在，若存在，则预加载指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行；判断用户选择的系统是否是该指定内核的Linux操作系统，若为是，则直接执行位于内存指定位置的内核来启动该Linux操作系统，否则，卸载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统，然后执行内核来启动用户所选择的操作系统。本发明可避免在用户选择该操作系统后加载内核和内存根文件系统所消耗的时间。

Description

多操作系统的系统启动引导方法和工具

技术领域

本发明涉及操作系统领域，尤其涉及一种多操作系统的系统启动引导方法和工具。

背景技术

计算机操作系统（以下简称操作系统）是管理计算机系统的全部硬件资源，其包括软件资源及数据资源，用来控制程序运行，改善人机界面以及为其它应用软件提供支持等。使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。

在现有的操作系统启动技术中，以Grub最为流行。GNU GRUB（简称“Grub”）是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。Grub是多启动规范的实现，它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。Grub可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。

以Grub2为例，在Grub2菜单弹出后，用户选择所要登录的操作系统，Grub2加载内核kernel和内存根文件系统（initramfs）内存指定位置中，然后执行。Grub2引导工具作为引导加载程序（bootloader），目前仅能在用户选定了要登入的操作系统时，才能去加载内核和initramfs文件，然后执行内核引导代码。而某些操作系统（例如NovaOS）由于其特殊性以及initramfs文件过大，将会大大延长加载时间，无法实现快速启动。

因此亟需一种方案来解决上述问题，以实现系统的快速启动。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种多操作系统的系统启动引导方法，该引导方法能够实现系统的快速启动。另外，还提供了一种多操作系统的系统启动引导工具。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多操作系统的系统启动引导方法，包括：加载步骤，在用户从多个操作系统中选择所要启动的系统之前，判断指定内核的Linux操作系统是否存在，若存在，则预加载该指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行；判断步骤，判断用户选择的系统是否是该指定内核的Linux操作系统，其中，若判断结果为是，则直接执行位于所述内存指定位置的内核来启动该指定内核的Linux操作系统，否则，卸载该指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

在一个实施例中，若判断指定内核的Linux操作系统不存在时，则根据用户所选择的其他操作系统直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

在一个实施例中，通过修改Grub2引导工具的代码来实现所述加载步骤和判断步骤。

在一个实施例中，所述加载步骤进一步包括以下步骤：

读取Grub2引导工具的配置文件，根据所述配置文件创建系统菜单结构；

对所述系统菜单结构进行解析，查找与所述指定内核的Linux操作系统相关的关键字，若查找到，则设置全局变量为“1”，并加载该指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行；

所述判断步骤进一步包括以下步骤：

显示系统菜单以供用户选择所要启动的系统；

判断用户选择的系统是否是该指定内核的Linux操作系统，若判断结果为是，则直接执行位于所述内存指定位置的内核来启动该指定内核的Linux操作系统，否则，判断所述全局变量是否为“1”，

其中，若判断结果为“1”时，则卸载该指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统；

若判断结果不为“1”时，则根据用户所选择的其他操作系统直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

在一个实施例中，通过修改Grub2中Grub.cfg的命令行的参数来重新确定指定内核的Linux操作系统。

在一个实施例中，所述指定内核的Linux操作系统为Nova OS。

根据本发明的另一方面，还提供了一种多操作系统的系统启动引导工具，包括：加载模块，其配置以在用户从多个操作系统中选择所要启动的系统之前，判断指定内核的Linux操作系统是否存在，若存在，则预加载指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行；判断模块，其配置以判断用户选择的系统是否是该指定内核的Linux操作系统，其中，若判断结果为是，则加载模块直接执行位于所述内存指定位置的内核来启动该Linux操作系统，否则，加载模块卸载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

在一个实施例中，若在判断指定内核的Linux操作系统不存在时，加载模块则根据用户所选择的其他操作系统直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

在一个实施例中，该系统启动工具通过修改后的Grub2引导工具来实现。

在一个实施例中，在加载模块中，进一步包括：

读取创建子模块，其配置以读取Grub2引导工具的配置文件，根据所述配置文件创建系统菜单结构；

解析加载子模块，其配置以对所述系统菜单结构进行解析，查找与所述指定内核的Linux操作系统相关的关键字，若查找到，则设置全局变量为“1”，并加载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行；

在判断模块中，进一步包括：

显示子模块，其配置以显示系统菜单以供用户选择所要启动的系统；

判断子模块，其配置以判断用户选择的系统是否是该Linux操作系统，若判断结果为是，则直接执行位于所述内存指定位置的内核来启动该Linux操作系统，否则，判断所述全局变量是否为“1”，

其中，若判断结果为“1”时，解析加载子模块则卸载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统；

若判断结果不为“1”时，解析加载子模块则根据用户所选择的其他操作系统直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

在一个实施例中，所述指定内核的Linux操作系统为Nova OS。

与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：

本发明通过在用户选择操作系统之前预载指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统，即在用户选择进入某一操作系统的的之前或同时加载核心操作系统（该指定内核的Linux操作系统）内核和内存根文件系统并解压到内存，可避免在用户选择该操作系统后加载内核和内存根文件系统所消耗的时间。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明实施例一的多操作系统的系统启动引导方法的流程示意图；

图2是根据本发明一示例的多操作系统的系统启动引导方法的流程示意图；

图3是根据本发明实施例二的多操作系统的系统启动引导工具的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

本实施例是针对具有多个操作系统的计算机，在开机上电后，执行操作系统启动引导的方法。通过在用户选择操作系统之前预载指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统，即在用户选择进入某一操作系统的的之前或同时加载核心操作系统（该指定内核的Linux操作系统）内核和内存根文件系统并解压到内存，可避免在用户选择该操作系统后加载内核和内存根文件系统所消耗的时间。

图1是根据本发明实施例一的多操作系统的系统启动引导方法的流程示意图，下面参考图1来详细说明本实施例的各个步骤。

步骤S110，在用户选择所要启动的系统之前，判断指定内核的Linux操作系统是否存在。

其中，若判断结果为存在，则预加载指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行，并进入步骤S120，否则根据用户所选择的其他操作系统直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

一般情况，是将内核和内存根文件系统加载至内存的起始物理地址为0x00100000的位置等待执行。

需要说明的是，该指定内核的Linux操作系统优选是用户常用的Linux操作系统，当然也可以是当前计算机中多个操作系统中的某一核心的Linux操作系统。在本实施例中，可以通过修改Grub2中Grub.cfg的命令行的参数来重新确定指定内核的Linux操作系统。

该指定内核的Linux操作系统可以是任意Linux内核，优选Nova OS。

步骤S120，判断用户选择的系统是否是该指定内核的Linux操作系统。

具体地，若判断结果为是，则直接执行位于内存指定位置的内核来启动该Linux操作系统，否则，卸载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置（内存的起始物理地址为0x00100000的位置）中，然后执行位于内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

示例

下面以Nova操作系统（简称NovaOS系统）为指定内核的Linux操作系统为例，通过修改Grub2引导工具的代码来实现上述操作，进一步说明本实施例的优点。

需要说明的是，目前Linux使用的多系统引导器是Grub和Grub2，其他引导器也可达到此目的，但是通用性不如Grub的定制修改，本例的修改基于关键字识别，稍加修改即可用于其他Linux系统，也就是说，其他使用Grub2引导的Linux系统均可以使用此加载方法，修改关键字即可。

NovaOS是一个定制版的内存小系统，需要能够在5s内启动到X代码，为了实现这个功能，必须精简大量的服务，优化X代码，优化内核，减少硬盘数据访问，所以使用了内存文件系统作为根系统。

但是，由于内存根文件系统initramfs内部集成了常用命令、基础库、依赖库以及Xorg环境，体积较大，利用现有的Grub2引导工具来加载其需要的时间消耗为1-5s，使得整体启动的速度较慢，因此需要对现有的Grub2引导工具进行修改来实现启动速度的提升。

如图2所示，在利用修改过后的Grub2引导工具（修改了Grub2引导工具中的normal标准模式模块代码）来实现系统启动引导时，具体包括以下几个步骤。

首先，开机后，修改后的Grub2引导工具首先执行Grub Core模块（简称Core模块，其为Grub2代码的核心模块），Core模块会首先进行硬件初始化。在初始化成功后，加载所有有用模块，例如loader加载器、normal标准模式模块、mmap内存映射模块、font字体模块、boot启动模块和commands命令集等。读取预定义配置，随后调用上述normal标准模式模块启动代码，如果调用失败，则进入命令行救援模式。

然后，在标准模式模块调用成功后，读取Grub.cfg配置文件至内存中待用。随后根据配置文件的内容创建系统菜单结构，同时对系统菜单结构进行分析，通过查找与指定内核的Linux操作系统相关的关键字，也就是查找Nova或nova关键字来判断是否存在核心操作系统NovaOS的内核。

当查找到Nova关键字后，即确定存在Nova OS的内核，则设置全局变量find_nova=1，加载NovaOS的内核和内存根文件系统到内存指定位置，然后显示（弹出）系统选择界面供用户进行系统选择。如果不存在此内核，则直接弹出系统选择界面，供用户进行系统选择。

接着，判断用户选择的是否是NovaOS系统，如果用户选择的为NovaOS系统，则直接执行已经载入的内核来启动NovaOS系统，然后结束操作。如果用户选择的为非NovaOS系统，则判断是否已经载入NovaOS系统的内核，即判断find_nova是否为1。

当find_nova为1时，系统首先卸载NovaOS内核，然后执行选中的非NovaOS系统的内核来启动用户选择的系统，结束操作。当find_nova为0时，系统执行加载非NovaOS系统内核，然后执行选中的非NovaOS系统的内核来启动用户选择的系统，结束操作。

由于某些私有特殊目的，导致引导器大多是定制的，写入硬盘MBR或者其他位置，供定制的BIOS调用。而本实施例中的预载步骤是修改Normal模块的代码实现的。

本示例通过修改Grub2代码，增加预加载功能，在多系统选项菜单弹出之前，后台提前解析Grub.cfg文件，预载NovaOS内核和内存根文件initramfs，与菜单解析显示同步进行，等菜单完全出现时，按下Grub菜单，即可立即执行kernel初始化，缩短了系统的整体启动时间，提高用户交互时的系统启动速度。

虽然本示例的核心系统是NovaOS，但是可以通过修改参数的方式加载指定的内核，实现快速启动。

实施例二

图3是根据本发明实施例二的多操作系统的系统启动引导工具的结构示意图，下面参考图3来详细说明该启动引导工具的组成部分和功能。

如图3所示，该系统启动引导工具包括：加载模块31和与之连接的判断模块32。

加载模块31，其配置以在用户从多个操作系统中选择所要启动的系统之前，判断指定内核的Linux操作系统是否存在，若存在，则预加载指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行，否则加载模块31根据用户所选择的其他操作系统直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。。

判断模块32，其配置以判断用户选择的系统是否是该指定内核的Linux操作系统。

其中，若判断结果为是，则加载模块31直接执行位于该内存指定位置的内核来启动该Linux操作系统，否则，加载模块31卸载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

优选地，上述系统启动工具可以通过修改后的Grub2引导工具来实现。

那么，在加载模块31中，进一步包括：

读取创建子模块311，其配置以读取Grub2引导工具的配置文件，根据配置文件创建系统菜单结构。

解析加载子模块312，其配置以对系统菜单结构进行解析，查找与指定内核的Linux操作系统相关的关键字是否存在，若存在，则设置全局变量为“1”，并加载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行。

另外，在判断模块32中，进一步包括：

显示子模块321，其配置以显示系统菜单以供用户选择所要启动的系统。

判断子模块322，其配置以判断用户选择的系统是否是该Linux操作系统，若判断结果为是，则直接执行位于该内存指定位置的内核来启动该Linux操作系统，否则，判断所述全局变量是否为“1”。

其中，若判断结果为“1”时，则解析加载子模块312卸载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统；若判断结果不为“1”时，则解析加载子模块312直接加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

优选地，该指定内核的Linux操作系统为Nova OS。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种多操作系统的系统启动引导方法，其特征在于，包括：

加载步骤，在用户从多个操作系统中选择所要启动的系统之前，判断指定内核的Linux操作系统是否存在，若存在，则预加载该指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行；

判断步骤，判断用户选择的系统是否是该指定内核的Linux操作系统，

其中，若判断结果为是，则直接执行位于所述内存指定位置的内核来启动该指定内核的Linux操作系统，否则，卸载该指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

2.根据权利要求1所述的系统启动引导方法，其特征在于，若判断指定内核的Linux操作系统不存在时，则根据用户所选择的其他操作系统来直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

3.根据权利要求2所述的系统启动引导方法，其特征在于，

通过修改Grub2引导工具的代码来实现所述加载步骤和判断步骤。

4.根据权利要求3所述的系统启动引导方法，其特征在于，

所述加载步骤进一步包括以下步骤：

读取Grub2引导工具的配置文件，根据所述配置文件创建系统菜单结构；

对所述系统菜单结构进行解析，查找与所述指定内核的Linux操作系统相关的关键字，若查找到，则设置全局变量为“1”，并加载该指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行；

所述判断步骤进一步包括以下步骤：

显示系统菜单以供用户选择所要启动的系统；

判断用户选择的系统是否是该指定内核的Linux操作系统，若判断结果为是，则直接执行位于所述内存指定位置的内核来启动该指定内核的Linux操作系统，否则，判断所述全局变量是否为“1”，

其中，若判断结果为“1”时，则卸载该指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统；

若判断结果不为“1”时，则根据用户所选择的其他操作系统来直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

5.根据权利要求4所述的系统启动引导方法，其特征在于，

通过修改Grub2中Grub.cfg的命令行的参数来重新确定指定内核的Linux操作系统。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统启动引导方法，其特征在于，

所述指定内核的Linux操作系统为Nova OS。

7.一种多操作系统的系统启动引导工具，其特征在于，包括：

加载模块，其配置以在用户从多个操作系统中选择所要启动的系统之前，判断指定内核的Linux操作系统是否存在，若存在，则预加载指定内核的Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行；

判断模块，其配置以判断用户选择的系统是否是该指定内核的Linux操作系统，

其中，若判断结果为是，则加载模块直接执行位于所述内存指定位置的内核来启动该Linux操作系统，否则，加载模块卸载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

8.根据权利要求7所述的系统启动引导工具，其特征在于，若在判断指定内核的Linux操作系统不存在时，加载模块则根据用户所选择的其他操作系统来直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

9.根据权利要求8所述的系统启动引导工具，其特征在于，该系统启动工具通过修改后的Grub2引导工具来实现。

10.根据权利要求9所述的系统启动引导工具，其特征在于，

在加载模块中，进一步包括：

读取创建子模块，其配置以读取Grub2引导工具的配置文件，根据所述配置文件创建系统菜单结构；

解析加载子模块，其配置以对所述系统菜单结构进行解析，查找与所述指定内核的Linux操作系统相关的关键字，若查找到，则设置全局变量为“1”，并加载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统至内存指定位置等待执行；

在判断模块中，进一步包括：

显示子模块，其配置以显示系统菜单以供用户选择所要启动的系统；

判断子模块，其配置以判断用户选择的系统是否是该Linux操作系统，若判断结果为是，则直接执行位于所述内存指定位置的内核来启动该Linux操作系统，否则，判断所述全局变量是否为“1”，

其中，若判断结果为“1”时，解析加载子模块则卸载该Linux操作系统的内核和内存根文件系统，并加载用户所选择的其他操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统；

若判断结果不为“1”时，解析加载子模块则根据用户所选择的其他操作系统直接加载相应操作系统的内核和内存根文件系统至该内存指定位置中，然后执行位于该内存指定位置的内核来启动用户所选择的操作系统。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统启动引导工具，其特征在于，

所述指定内核的Linux操作系统为Nova OS。

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