Qu’est-ce qu’un boot­loa­der et comment fonc­tionne-t-il ?

Les chargeurs d’amorçage veillent à ce que toutes les données im­por­tantes du système d’ex­ploi­ta­tion soient chargées dans la mémoire vive dès le démarrage de l’appareil. Pendant le processus de démarrage, le firmware transmet les in­for­ma­tions né­ces­saires à cet effet.

Les données du système d’ex­ploi­ta­tion doivent être chargées di­rec­te­ment dans la mémoire vive lors du démarrage de l’appareil. Cela est possible grâce à ce que l’on appelle un chargeur d’amorçage ou boot­loa­der, qui fait office de programme de démarrage. Ainsi, le boot­loa­der se lance gé­né­ra­le­ment juste après le démarrage d’un appareil, quel que soit son support comme un disque dur, CD/DVD ou clé USB. Ce support va chercher dans le firmware de l’or­di­na­teur (par ex. le BIOS) les in­for­ma­tions qui con­cer­nent l’em­pla­ce­ment du chargeur d’amorçage. Ce processus est gé­né­ra­le­ment désigné sous le nom d’« amorçage ».

Lorsqu’on appuie sur le bouton de démarrage d’un or­di­na­teur, la première chose qui apparaît à l’écran est un court ensemble d’in­for­ma­tions sur le matériel intégré. Le logiciel res­pon­sable de ce message est le firmware de l’appareil, que nous avons mentionné ci-dessus. Il est gé­né­ra­le­ment installé par les fa­bri­cants dans une mémoire flash placée sur la carte mère de l’or­di­na­teur. La plupart des or­di­na­teurs de bureau et portables utilisent le BIOS (Basic Input/Output System). Les plus récents peuvent s’appuyer sur l‘UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), plus moderne. Ces deux ap­pli­ca­tions col­lec­tent diverses données ma­té­rielles et proposent, entre autres, une liste complète de tous les lecteurs dis­po­nibles de l’appareil.

Une fois lancé, le firmware consulte les uns à la suite des autres les dif­fé­rents supports connectés pour y re­cher­cher un bootload, qui lui permet d’iden­ti­fier la signature dite d’amorçage (également appelée « boot record »). Par défaut, cette recherche s’effectue d’abord sur les supports amovibles connectés ou insérés (CD/DVD, clé USB, disques durs externes, etc.), puis sur les disques durs internes. Le chargeur d’amorçage, ou sa signature, se trouve gé­né­ra­le­ment dans le Master Boot Record (MBR), qui contient également les tables de partition du support concerné. Si un chargeur d’amorçage est trouvé, il est alors chargé et le démarrage du système est lancé. Si la recherche échoue, le firmware affiche un message d’erreur.

Il existe deux variantes courantes pour l’em­pla­ce­ment des boot­loa­ders :

1. Le premier bloc du support de démarrage ;
2. Une partition spé­ci­fique du support de démarrage.

La première variante est étroi­te­ment associée à l’uti­li­sa­tion d’un master boot record, qui contient non seulement la référence au chargeur d’amorçage requis par le firmware, mais aussi le chargeur d’amorçage lui-même. Le premier bloc ou secteur de mémoire dis­po­nible du support est toujours réservé au MBR, qui est également appelé bloc de démarrage ou secteur de démarrage en référence à cette fonction pri­mor­diale.

Dans le second cas, le système d’ex­ploi­ta­tion utilise une partition sé­lec­tion­née comme em­pla­ce­ment de stockage pour le chargeur d’amorçage, dans la mesure où le système de fichiers sous-jacent et les tables de par­ti­tions utilisées peuvent se révéler très dif­fé­rents. Ici, le facteur décisif reste toujours le firmware, qui fournit toujours aussi un fichier au format spé­ci­fique au ges­tion­naire de démarrage. Par exemple, pour les appareils dotés d’un UEFI, le format est PE/COFF (Portable Executable / Common Object File Format).

Le boot­loa­der sert d’in­ter­mé­diaire entre le matériel et le système d’ex­ploi­ta­tion. Une fois ini­tia­lisé par le firmware, il est chargé par le système de lancer le processus de démarrage. La première étape consiste à charger la mémoire prin­ci­pale, in­dis­pen­sable au fonc­tion­ne­ment du pro­ces­seur.

Dans la deuxième étape, le boot­loa­der charge le noyau du système d’ex­ploi­ta­tion : il s’agit du composant élé­men­taire du système, qui contrôle tous les accès à la mémoire et au pro­ces­seur et contient tous les pilotes les plus im­por­tants. De plus, le chargeur d’amorçage exécute diverses autres tâches et commandes de routine, comme l’in­té­gra­tion des supports de stockage d’in­for­ma­tion. Certains boot­loa­ders exécutent également des tâches qui vont au-delà du démarrage. Il peut s’agir par exemple des fonctions suivantes :

• Détection et démarrage d’autres chargeurs d’amorçage dis­po­nibles ;
• Exécution de pro­grammes (courant dans les années 1980, pour exécuter des jeux vidéo di­rec­te­ment à partir d’une disquette) ;
• Cor­rec­tion de fonctions et d’entrées in­cor­rectes ou man­quantes dans le firmware ;
• Char­ge­ment d’un autre firmware.

Une fois toutes les tâches ac­com­plies avec succès, le chargeur d’amorçage transfère la res­pon­sa­bi­lité du système au noyau.

Nous avons passé en revue l’essentiel des faits les plus im­por­tants con­cer­nant les chargeurs d’amorçage. Le tableau suivant ré­per­to­rie les boot­loa­ders les plus connus et les plus utilisés :