NTLDR(NT loader的縮寫)是微軟的Windows NT系列作業系統(直至Windows XP和Windows Server 2003)的引導程式。NTLDR可以從硬碟以及CD-ROM、USB手指等移動記憶體執行並引導Windows NT系統的啟動。如果要用NTLDR啟動其他作業系統,則需要將該作業系統所使用的啟動磁區代碼儲存為一個檔案,NTLDR可以從這個檔案載入其它引導程式。
NTLDR主要由兩個檔案組成,這兩個檔案必須放在系統分區(根據微軟的定義,為在MBR中標識為活動分區的分區,一般為第一個分區/C分區):
- NTLDR,這是引導程式本身
- NTDETECT.COM,用於檢測基礎硬件資訊,以便系統正常啟動。
boot.ini也是比較重要的檔案。它是引導程式的組態檔。當boot.ini遺失時,NTLDR會啟動第一塊硬碟第一個分區上的\Windows目錄中的系統。
在安裝、維護Windows NT系統時,可以使用fixmbr命令在硬碟中寫入啟動NTLDR引導程式的代碼。
Windows Vista、Windows Server 2008及以後版本的作業系統中,NTLDR被BOOTMGR替代。
結構
NTLDR由兩個可執行檔案構成:
- 第一部分是一個標準二進制檔案,用於切換系統至保護模式,使得系統能辨識並執行可移植可執行(PE)檔案,並執行第二部分。一般被稱為STPBOOT.BIN
- 第二部分是一個可移植可執行檔案,被稱為OSLOADER.EXE
使用WinHex或者類似的二進制處理軟件,在NTLDR中搜尋「MZ」,並將其前的部分截去,即可以獲得OSLOADER.EXE。在Windows安裝檔案中也可以找到壓縮後的OSLOADER.EX_檔案。
Windows NT最初是為ARC(一類RISC系統架構)設計的,因此只有OSLOADER.EXE,即系統載入器,通過接受指定的系統檔案路徑和其他啟動參數引導對應目錄下的Windows NT系統,而指定這些參數的工作交給ARC內建的啟動管理器進行。x86架構缺乏啟動管理器:BIOS只會呼叫第一啟動裝置的MBR中列明的活動分區的卷引導記錄。因此啟動管理器的功能被包括在OSLOADER部分中,直至微軟在2003年引入了自己的啟動管理器。ARC的啟動管理器的保護模式切換和PE檔案辨識執行功能則交給STPBOOT完成。boot.ini中的列表項也被設計為類似於ARC的格式,以便直接傳給OSLOADER.EXE。
啟動步驟
- 與一般的系統啟動行程一致,BIOS呼叫MBR,然後呼叫活動分區的卷引導記錄,該卷引導記錄被設計為搜尋NTLDR,並執行之。
- NTLDR的第一部分被呼叫。此時系統進入保護模式,並可以辨識並執行PE格式的可執行檔案。
- NTLDR的第二部分,OSLOADER.EXE被呼叫。OSLOADER.EXE中內嵌有FAT、NTFS和ISO 9660三種檔案系統的驅動,啟動管理器,以及INI檔案讀取器的CAB檔案解壓縮器。OSLOADER中附帶的檔案系統驅動通過BIOS中斷直接訪問磁碟,因為內核和HAL此時都沒有被載入。此時系統可以訪問磁碟內的檔案。
- 如果Windows被置於休眠模式,讀取hiberfil.sys中的內容並將其寫入主記憶體,然後恢復系統的執行。
- OSLOADER使用內建的INI檔案讀取器,試圖讀取boot.ini檔案的內容,並組態啟動選單。如果boot.ini不存在,OSLOADER將視為boot.ini中有且僅有一個指向multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS且沒有參數的啟動專案。如果boot.ini中只存在一個啟動專案,則忽略timeout的時間設置(視為0)。
- 向用戶顯示啟動選單,並按照timeout的時間設置倒計時。如果用戶按下按鍵,則停止倒計時。(這樣即使只有一個啟動專案,當用戶在自檢結束後狂按F8鍵,也可以進入進階開機選單)
- 如果一個非NT的系統被選擇,OSLOADER載入列表項中指定的啟動磁區代碼檔案,並移交控制權。此時系統回到真實模式。如果沒有指定檔案(常見於Windows 9x和Windows NT共存),則載入bootsect.dos,然後移交控制權,由其搜尋並載入IO.SYS。
- 如果一個NT系統被選擇,OSLOADER呼叫NTDETECT.COM。NTDETECT將檢測系統硬件相關的資訊,決定系統將使用的硬件設定檔,並將以上資訊交給OSLOADER。
- OSLOADER根據NTDETECT返回的系統硬件相關資訊,載入列表項中指定的資料夾中的Windows NT內核態管理程式(Windows Executive),包括NTOSKRNL.EXE及HAL.DLL。此外尚有KDCOM.DLL及BOOTVID.DLL也在這個階段載入。
- OSLOADER載入登錄檔的SYSTEM組態單元,其中包含數個系統組態集,每個組態集都包括應當載入的驅動程式和服務等;以及一系列指示標誌,指向預設組態集、上次啟動失敗的組態集及「最後一次正確的組態」對應的組態集。OSLOADER根據用戶選擇及上次啟動情況選擇組態集,讀取對應的應當載入的驅動程式列表。
- OSLOADER將NTDETECT檢測到的硬件資訊及驅動程式列表交給Windows NT內核態管理程式,並移交控制權。[1]
boot.ini
在確認系統為冷啟動,即非休眠模式後,NTLDR所做的第一件事為讀取boot.ini。[2]
以下是boot.ini的一個範例:
[boot loader]
timeout=30
default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS
[operating systems]
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Microsoft Windows XP Professional" /fastdetect
C:\grldr="Ubuntu"
C:\="Previous Version of Windows"
- [boot loader]節:組態啟動選單的細節。
- timeout=30:timeout選項控制啟動選單顯示的時間長度,單位為秒,最短為0,此時啟動選單不顯示。
- default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS:default選項控制啟動選單的預設選項。
- [operating systems]節:列舉啟動專案。
- multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Microsoft Windows XP Professional" /fastdetect:基於Windows NT的系統的啟動專案。
- C:\grldr="Ubuntu":基於非Windows NT的系統的啟動專案。
- C:\="Previous Version of Windows"
多語言支援
NTLDR不支援多語言,如果中日韓版本的Windows NT 5.x NTLDR找不到BOOTFONT.BIN字型檔案,會自動顯示英語代替。Windows Boot Manager支援多語言。
常見問題
NTLDR的問題常見於用戶不慎將該檔案刪除,這樣會導致Windows NT系列系統無法啟動,開機時將以黑畫面白字顯示錯誤資訊:"NTLDR is missing, Press CTRL+ALT+DEL to restart." 當用戶重新啟動後又將出現上述資訊,這樣就無法進入系統。
解決該問題需要向光驅內放入一張相應的Windows安裝光碟,開機時先將BIOS設置為從光碟啟動,進入系統安裝選單後再選擇進入故障恢復台,按螢幕相關說明進入命令列模式,然後將光碟根目錄下i386資料夾內的「ntldr」檔案和「ntdetect.com」拷貝至系統分區根目錄下,重新啟動後將BIOS設置回覆為硬碟啟動即可[5]。
參考來源
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