Käynnistyslaite (bootloader) — määritelmä, toiminta ja tyypit
Käynnistyslaite (bootloader) — kattava määritelmä, toiminta ja tyypit: miten se lataa käyttöjärjestelmän, BIOS, UEFI, verkkokäynnistys ja käynnistyslisäkortit.
Käynnistyslaite eli bootloader on pieni ohjelma, jonka tehtävänä on käynnistää tietokoneen tai muun laitteen varsinainen käyttöjärjestelmä. Termi liittyy englanninkieliseen sanaan bootstrap ja sanontaan "pull yourself up by your own bootstraps", mutta suomenkielisissä selityksissä esiintyy myös viittauksia jalkaan ja saappaan boot-sanaan historiallisen selityksen vuoksi. Käytännössä käynnistyslaite lataa ja käynnistää käyttöjärjestelmän perusohjelmat niin, että järjestelmä voi alkaa toimia normaalisti.
Miten käynnistys tapahtuu
Ennen kuin tietokone voi toimia täysimittaisesti, sen täytyy saada käyttöjärjestelmän käynnistämiseksi tarvittavat ohjeet. Käynnistyslaite hakee ja lataa nämä ohjeet tietokoneen muistiin ja antaa hallinnan käyttöjärjestelmän ytimelle. Tyypillinen käynnistysprosessi on seuraava:
- Laitealusta (esimerkiksi BIOS tai UEFI) suorittaa perustarkistukset ja etsii käynnistysmedian.
- Alusta lataa käynnistyslaitteen ensimmäisen vaiheen (boot sector, MBR tai EFI-osiosta) muistiin ja suorittaa sen.
- Käynnistyslaite voi olla monivaiheinen: ensimmäinen vaihe on hyvin pieni ja hakee toisen vaiheen, joka puolestaan lataa käyttöjärjestelmäytimen (kernel) ja mahdollisesti initramfs-kuvan.
- Lopuksi käyttöjärjestelmä käynnistyy ja saa järjestelmän hallinnan.
Käynnistysmedian ja -laitteiden tyypit
Laitteita, joilta tietokone voidaan käynnistää, ovat yleensä erilaiset käynnistyslevyt ja -asemat: esimerkiksi kiintolevyt tai nykyään yleisemmin SSD-asemat, mutta käynnistää voi myös levykkeiltä tai CD-levyiltä, USB-muistitikuilta tai muista irrotettavista medioista. Lisäksi on olemassa pysyvämpiä käynnistyslisäkortteja ja -moduuleja sekä laitteiston sisällä olevia käynnistyspiirejä.
Verkko- eli PXE-käynnistys on yleinen tapa käynnistää thin client -tyyppisiä koneita tai asettaa laitteita massapäivityksiin: laite hakee käynnistyskuorman verkon kautta palvelimelta. Joissain verkoissa käytetään myös laitteelle tarkoitettuja käynnistyspiirejä, joiden avulla esimerkiksi verkon kautta tunnistautuvat puhelimet tai sulautetut laitteet voivat käynnistyä.
Yleisiä käynnistystekniikoita ja esimerkkejä
- MBR (Master Boot Record) — perinteinen 512 tavun käynnistyssektori, josta monivaiheinen bootloader voi jatkaa latausta.
- GPT/UEFI — moderni tapa, jossa käynnistyskohta sijaitsee EFI System Partition -osiolla; UEFI voi suorittaa suoraan isomman käynnistysohjelman.
- Boot managerit ja ketjutus (chainloading) — esimerkiksi GRUB, systemd-boot tai Windows Boot Manager hallitsevat useiden käyttöjärjestelmien käynnistystä.
- Sulautetut ja mobiililaitteet — usein käytetään U-Boot- tai laitteen omaa käynnistys-ROMia / boot-ROMia.
Turvallisuus ja yksityisyys
Modernit alustat tukevat myös turvatoimia, kuten Secure Boot, joka varmistaa, että käynnistettävä ohjelmisto on allekirjoitettu luotetusti. Käynnistyskorttistandardien avulla on mahdollista käynnistää julkisia tietokoneita siten, että käyttäjällä on oma yksityinen ympäristönsä ja pääsy omiin sovellusohjelmistoihin ilman pysyviä muutoksia koneen levyyn — tämä parantaa yksityisyyttä ja turvallisuutta tietyissä käyttötapauksissa.
Käsitteitä ja käytäntöjä
Joissakin yhteyksissä termejä käytetään eri tavalla: laitteisto (esim. levy tai kortti) voidaan jakaa joko käynnistyslaitteisiin tai yleisiin datalaitteisiin. Käytännössä tietokone itsessään ei erota näitä — sen vastuu on käyttöjärjestelmällä, joka määrittää, mitä lähteitä käytetään käynnistykseen ja mikä on järjestelmän käynnistysjärjestys.
Yhteenveto
Käynnistyslaite on keskeinen osa järjestelmän käynnistysketjua: pieni, usein monivaiheinen ohjelma, joka siirtää hallinnan laitteiston perustoiminnoista käyttöjärjestelmän ytimen hoidettavaksi. Tunnettuja haasteita ovat turvallisuus, yhteensopivuus eri alustojen kanssa ja käynnistysmäärittelyjen hallinta useiden käyttöjärjestelmien ympäristöissä. Useimmat nykyaikaiset alustat tukevat sekä vanhempia että moderneja käynnistystekniikoita, ja verkko- tai median kautta tapahtuva käynnistys tarjoaa joustavuutta ylläpitoon ja käyttöönottoon.
Alkuperä
Käynnistys käynnistyslaitteessa on sama kuin käynnistys (tai käynnistys). Tämä on lyhenne sanoista bootstrapping eli aloittaa yksinkertaisista asioista ja tehdä niistä monimutkaisia asioita.
Aiheeseen liittyvät sivut
- Käynnistys
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mikä on käynnistyslaite?
A: Käynnistyslaitetta käytetään tietokoneen käynnistämiseen. Se lataa käyttöjärjestelmän tietokoneen muistiin, ja se voi olla levykkeenä, muistitikkuna, CD-levynä, kiintolevyasemana tai Solid State Drive -asemana.
K: Mistä termi "käynnistyslaite" tulee?
V: Termi "bootstrap" tulee englanninkielisestä sanonnasta "pull yourself up by your own bootstraps". Se tarkoittaa, että käyttämällä jotain yksinkertaisempaa saadaan jokin monimutkaisempi asia toimimaan paremmin.
K: Mitkä ovat esimerkkejä käynnistyslaitteista?
V: Esimerkkejä käynnistyslaitteista ovat levykkeet, muistitikut, CD-levyt, kiintolevyt ja kiintolevyasemat. Joissakin verkkotietokoneissa käytetään myös käynnistyssiruja, jotka saavat käyttöjärjestelmän verkon kautta. Myös verkkopuhelimet käyttävät tällaisia siruja käyttäjän tunnistamiseksi matkapuhelinverkkoon.
K: Miten käynnistyssirut toimivat?
V: Käynnistyskorttistandardien ansiosta monet käyttäjät voivat käynnistää kioskitietokoneet täysin yksityisesti ja käyttää kaikkia omistamiaan sovellusohjelmia. On olemassa myös pysyviä versioita, joita kutsutaan käynnistyslevyiksi tai lisäkorteiksi ja jotka ovat pysyvämpiä kuin tavalliset käynnistyskortit.
K: Mitä eroa on käynnistyslaitteen ja muiden datalaitteiden välillä?
V: Tietokone ei itse asiassa tee eroa käynnistyslaitteiden ja muiden datalaitteiden välillä, vaan käyttöjärjestelmä - ei välttämättä vain niiden toiminnan vaan myös niiden merkityksen suhteen, kun tietokone käynnistetään kunnolla.
K: Miksi tarvitsemme käyttöjärjestelmän ennen tietokoneen käyttöä?
V: Ennen kuin tietokone voi toimia normaalisti, sillä on oltava käyttöjärjestelmän ohjeet, joissa kerrotaan, miten tietokone suorittaa perustoiminnot, kuten sovellusten tai ohjelmien lataaminen muistiin, jotta käyttäjät voivat käyttää niitä myöhemmin.
K: Miten verkkopuhelimet käyttävät siruja tunnistamiseen?
V: Verkkopuhelimet käyttävät siruja tunnistamiseen liittämällä ne matkapuhelinverkkoihin, jotta verkot voivat tunnistaa ne, kun niitä käytetään verkossa tai soitettaessa jne.
Etsiä