1. 前言

在本文中我們將回顧Linux操作系統(tǒng)中的引導(dǎo)過程。操作系統(tǒng)如何通過不同的啟動(dòng)狀態(tài)階段。本文是為那些剛剛接觸Linux的讀者編寫的。了解Linux如何啟動(dòng)對(duì)于在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)有效地進(jìn)行故障排除非常重要。當(dāng)系統(tǒng)打開，幾分鐘后，我們得到一個(gè)登錄提示。我們有沒有試著找出啟動(dòng)序列的所有階段都發(fā)生了什么，以及系統(tǒng)啟動(dòng)過程中幕后發(fā)生了什么。

2. 啟動(dòng)電源

• BIOS基本輸入輸出系統(tǒng)是一個(gè)預(yù)置在主板芯片組中的軟件程序。
• BIOS加載并掃描諸如硬盤、CD-ROM、RAM等設(shè)備。
• BIOS搜索主硬盤驅(qū)動(dòng)器的MBR(主引導(dǎo)記錄:第一扇區(qū))，掃描第一階段加載程序(在我們的示例中，啟動(dòng)加載程序是(GRUB LILO)，并將職責(zé)移交給MBR。
• Boot PROM/FLASH/BIOS能夠熟練地將MBR加載到RAM中并執(zhí)行它。

3. MBR (Master Boot Record)

512 bytes of space –> MBR 

MBR包含了大多數(shù)操作系統(tǒng)的加載器信息。比如UNIX, Linux和WINDOWS。

MBR存儲(chǔ)加載程序第階段的二進(jìn)制信息。

MBR包括第一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器的物理扇區(qū)(通常是512bytes)，它不是任何分區(qū)的一部分。

放置在主磁盤驅(qū)動(dòng)器上，磁道第一柱面的主扇區(qū)為0，磁頭為0(這整個(gè)路徑通常是為引導(dǎo)程序預(yù)訂的)

MBR包括一個(gè)小型可執(zhí)行程序和一個(gè)指定主分區(qū)的表。

BootCode(GRUB)446bytespartition1:16bytespartition2:16bytespartition3:16bytespartition4:16bytesmagicNumber:2bytes 

• MBR還記錄哪個(gè)主分區(qū)是活動(dòng)的。
• BIOS向第一階段引導(dǎo)加載程序提交權(quán)限，第一階段啟動(dòng)加載程序并隨后掃描分區(qū)表，并在配置為可引導(dǎo)的分區(qū)上找到第二階段啟動(dòng)加載程序。

4. Linux操作系統(tǒng)引導(dǎo)器Boot Loader

• 引導(dǎo)加載程序從第一階段加載程序中定義，并將自身加載到RAM中。所有這些都是在幾毫秒內(nèi)發(fā)生的。
• 默認(rèn)的第二階段引導(dǎo)加載程序是GRUB (Grand Unified boot loader)或LILO (Linux加載程序)
• 一旦GRUB加載到RAM中，它就會(huì)搜索內(nèi)核的位置。
• GRUB將仔細(xì)檢查映射文件，以找到位于(/boot)下的內(nèi)核映像并加載它。
• GRUB從/boot分區(qū)加載內(nèi)核(vmlinux -version)

Linux操作系統(tǒng)引導(dǎo)器Boot Loader

5. Linux操作系統(tǒng)引導(dǎo)器之grub

GRUB為initrd - >組織RAMDISK (RAMDISK是從RAM中保留的空間)。此外，它還將initrd驅(qū)動(dòng)到RAM中，以使內(nèi)核準(zhǔn)備好將自己加載到內(nèi)存和依賴的模塊中，這樣它就可以將系統(tǒng)留給“init”進(jìn)程

Linux操作系統(tǒng)引導(dǎo)器之grub

在Linux中，大多數(shù)驅(qū)動(dòng)程序都是預(yù)先構(gòu)建為模塊的，這些模塊是初始ram驅(qū)動(dòng)器(initrd.img)，它可以保存附加模塊的所有信息。因此，當(dāng)內(nèi)核引導(dǎo)時(shí)，它創(chuàng)建ramdrive并加載initrd.img及其相關(guān)模塊。

GRUB讀取/boot/grub/grub.conf 為用戶選擇操作系統(tǒng)提供了一個(gè)干凈的接口。

一旦內(nèi)核加載了它所依賴的模塊，它就會(huì)移交給“init”進(jìn)程。內(nèi)核映像有一個(gè)小的、未打包的程序，它解壓縮內(nèi)核并運(yùn)行它。

6. Linux操作系統(tǒng)引導(dǎo)過程之LILO

為了在硬盤上定位操作系統(tǒng)，LILO需要指示MBR。對(duì)/etc/lilo.conf進(jìn)行的任何修改，它必須在MBR中更新，但是在GRUB的情況下不需要更新，它直接從文件/boot/grub/grub.conf中讀取。

在/etc/lilo.conf進(jìn)行更改之后，我們必須手動(dòng)更新MBR

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Linux操作系統(tǒng)引導(dǎo)過程之LILO

/sbin/lilo-v 

7. Linux操作系統(tǒng)引導(dǎo)過程之第二階段

GRUB第二階段加載程序駐留在MBR和/boot分區(qū)中。一旦GRUB加載到內(nèi)存中，它就變成了第二階段加載器。

8. Linux操作系統(tǒng)引導(dǎo)過程之第三階段

不應(yīng)該刪除/initrd目錄，它是內(nèi)核快速訪問啟動(dòng)系統(tǒng)模塊所需的模塊(包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序)的臨時(shí)占位符。

9. Linux內(nèi)核初始化的關(guān)鍵點(diǎn)包括：

• 初始化CPU組件，如MMU
• 初始化調(diào)度器(PID 0)
• 以rw模式掛載根文件系統(tǒng)
• 派生init進(jìn)程(PID 1)

本質(zhì)上，內(nèi)核初始化做了兩件事：

• 啟動(dòng)共享資源管理器(RAM、處理器和大容量存儲(chǔ))的核心系統(tǒng)。
• 啟動(dòng)單個(gè)進(jìn)程/sbin/init

Init進(jìn)程(sbin/init)是第一個(gè)進(jìn)程，它加載所有不同的守護(hù)進(jìn)程，并掛載/etc/fstab下列出的所有分區(qū)。

10. 關(guān)于/etc/fstab

• /sbin/init讀取/etc/inittab文件
• 設(shè)置默認(rèn)運(yùn)行級(jí)別(telinit命令允許管理員告訴init進(jìn)程更改其當(dāng)前運(yùn)行級(jí)別)
• 調(diào)用/etc/rc.d/rc.sysinit和/etc/rc.d/rc x(其中“x”是一個(gè)運(yùn)行級(jí))
• 在/etc/rc.d/rc5.d目錄文件以字母K表示殺進(jìn)程的腳本。文件以字母S開頭代表啟動(dòng)腳本。
• 啟動(dòng)tty流程和xdm (X display manager)
• 啟動(dòng)用戶登錄屏幕