Qu’est-ce qu’un chargeur de démarrage (Boot Loader)

Lorsque l’on s’intéresse au fonctionnement d’un système d’exploitation et plus particulièrement au démarrage, on tombe sur la notion de chargeur de démarrage ou bootloader.
Mais qu’est-ce qu’un chargeur de démarrage ? Quel est son rôle et à quoi sert-il ?

Ce tutoriel vous explique tout ce qu’il faut savoir sur le chargeur de démarrage.

Qu’est-ce qu’un chargeur de démarrage (Boot Loader)

Le chargeur de démarrage est un composant important, car il permet d’initialiser le système d’exploitation.
Chaque système d’exploitation (Windows, Linux, Mac OS, Unix, …) utilise un chargeur de démarrage.
Vous devez exécuter le processus de démarrage, d’initialiser le matériel et de passer le contrôle au noyau de l’OS, qui initialise le système d’exploitation.
Généralement, les étapes sont les suivantes :

• Le PC démarre avec la phase du BIOS qui se décompose en différentes sous phases :
  • POST (Power On Self Test) et vérification des composants du PC. Si un composant est défectueux, le PC beep
  • Charge la configuration du BIOS et l’ordre de démarrage (Boot Priority)
• Puis le BIOS initialise le chargeur de démarrage de l’OS suivant l’ordre de priorité. L’emplacement et la recherche diffèrent selon si le BIOS est Legacy (MBR) ou le PC est en UEFI
• Ensuite le chargeur de démarrage effectue certaines opérations pour charger le noyau du système d’exploitation dans la mémoire RAM
• Puis suivent les différentes phases d’initialisation de l’OS avec chargement de pilotes, services puis environnement de bureau et application

Un chargeur de démarrage comporte donc souvent une partie configuration que l’utilisateur ou l’OS peut modifier.
Celle-ci stocke en général l’emplacement du noyau de l’OS ou d’un firmware.
On peut aussi adjoindre certaines options et paramètres spécifiques du démarrage de l’OS.

Où est stocké le chargeur de démarrage ?

Cela dépend si le PC est en BIOS hérité ou en UEFI.

En UEFI, le boot loader se trouve dans la partition EFI.
Au démarrage, le BIOS cherche cette partition et charge le firmware signé qui s’y trouve.

Les anciens PC utilisent des disques de type MBR (Master boot record).
La zone MBR est un secteur de démarrage spécial situé au début d’un lecteur d’une taille de 512 octets.
Sa taille est de 512 octets et les place dans le secteur 0 du disque.
Le boot loader se place dans un secteur spécifique dit secteur d’amorçage (boot sector).
Le BIOS cherche et lit son contenu à chaque démarrage.

Le chargeur de démarrage de Windows

Le chargeur de démarrage de Windows est Windows Boot Manager (Bootmgr).
La configuration de démarrage est stockée dans le BCD (Boot Configuration Data).
La commande bcdedit permet de modifier la configuration du démarrage.

Notamment, utilisez la commande suivante pour afficher le gestionnaire de démarrage de Windows :

bdedit /v

Nom du chargeur de démarrage	Description
Winload.efi / Winload.exe	Programme de démarrage pour les systèmes Microsoft depuis Windows Vista et Windows Server 2008
NT loader (NTLDR)	Programme de démarrage pour les systèmes Microsoft jusqu’à Windows XP et Windows Server 2003

Les chargeurs de démarrage de Linux (GRUB, systemd-boot, rEFInd, Syslinux, …)

Sur Linux, il existe de nombreux chargeurs de démarrage comme GRUB (Grand Unified Bootloader ), REFInd, Syslinux, etc).
Si par le passé LILOO était le chargeur de démarrage le plus utilisé, GRUB s’est maintenant imposé par défaut dans la plupart des distributions Linux.
Enfin, côté UEFI, il existe aussi systemd-boot.

Les autres chargeurs de démarrage

Nom du chargeur de démarrage	Description
barebox	Chargeur de démarrage pour les systèmes intégrés dans les imprimantes, les caméras, les voitures, les avions, et plus encore
boot.efi	EFI bootloader utilisé par Mac depuis 2006
BootX	Ancien bootloader pour les OS Mac
ARM Core Bootloader	Bootloader pour les microcontrôleurs (utilisés dans les iPhones entre autres)
OpenBIOS	Gestionnaire de démarrage gratuit et portable sous une licence GNU-GPL