linux 启动流程

Linux 启动流程

Linux 的启动流程为：

POST-》-boot sequence》BOOTLOADER（BIOS）-》KERNEL-》INIT(SYSTEMD)

1.加电质检 POST

上电自检过程中其实 Linux 没有什么也没做，上电自检主要由硬件的部分来完成，这对于所有操作系统都一样。当电脑接通电源，电脑开始执行 BIOS（基本输入输出系统 Basic I/O System）的 POST（上电自检 Power On Self Test）过程。

在 1981 年，IBM 设计的第一台个人电脑中，BIOS 被设计为用来初始化硬件组件。POST 作为 BIOS 的组成部分，用于检验电脑硬件基本功能是否正常。如果 POST 失败，那么这个电脑就不能使用，引导过程也将就此中断。

上电自检 POST(Power-on self test)：首先加载 BIOS，然后 BIOS 对其系统硬件进行检查，主要负责检测系统外围关键设备（如：CPU、内存、显卡、I/O、键盘鼠标等）是否正常。例如，最常见的是内存松动的情况，BIOS 自检阶段会报错，系统就无法启动起来。

2..boot sequence

当硬件检查完毕 BIOS 加载完硬件信息后，会根据 BIOS 设置中的硬盘（光盘，网络）启动顺序，根据定义好的顺序依次查找硬盘中第一个扇区（MBR 引导扇区），实际上这里 BIOS 并不关心启动设备第一个扇区中是什么内容，它只是负责读取该扇区内容、并执行。

3.boot loader

boot loader 为引导加载器，引导加载器会根据自身配置文件加载内核，但这里有个问题是 MBR（主引导扇区），这里需要先说明一下 MBR。

MBR：MBR 为主引导扇区（主引导记录），位于硬盘里面 0 磁道 0 柱面 1 扇区，大小为 512kb，启动真正存放 bootloader 的空间为前 446B（字节），后 64B 为存放分区信息（三个主分区一个扩展分区，每个各占 16B），剩下 2B 为“55，AA”，是分区结束的标签。

所以引导加载器实际的存储空间为 446 字节，对于现在的引导加载器存储空间肯定是不够的，所以现在的引导加载器一般存放于文件系统上，然后通过 mbr 去找到并加载它。这里以 grub 为例，下面是步骤：

• 第一步：这个其实就是 MBR，它的主要工作就是查找并加载第二段 Bootloader 程序(stage2)，但系统在没启动时，MBR 根本找不到文件系统，也就找不到 stage2 所存放的位置，因此，就有了 stage2
• 第二步：第一步的 mbr 里面放置了 bootloader 的最小程序，用于找到并加载第二步，而第二部则是为了加载驱动，识别文件系统。
• 第三步：GRUB 程序会根据/boot/grub/grub.conf 文件查找 Kernel 的信息，然后开始加载 Kernel 程序，当 Kernel 程序被检测并在加载到内存中，GRUB 就将控制权交接给了 Kernel 程序

下面是 grub 的配置文件：

default=0 #设定默认启动的 title 的编号，从 0 开始
　　　　timeout=5 #等待用户选择的超时时间
　　　　splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz #GRUB 的背景图片
　　　　hiddenmenu #隐藏菜单
　　　　title CentOS (2.6.18-194.el5PAE) #内核标题
　　　　root (hd0,0) #内核文件所在的设备
　　　　kernel /vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/ #内核文件路径以及传递给内核的参数　　　initrd /initrd-2.6.18-194.el5PAE.img #ramdisk 文件路径

4.kernel

我们知道 kernel 是完成探索硬件及加载硬件驱动程序，并以读写的方式挂载根文件系统。那么这里就出现一个比较诡异的问题，是什么问题呢？
我们又知道，要想访问真正的根文件系统（rootfs）的话，就必须加载根文件系统中的设备，这时根文件系统又没有挂载，要挂载根文件系统又得加载根文件系统中的驱动程序，哪怎么办呢？这是就用到了 initrd 文件了。
在来说下 kernel 初始化所要工作的内容做下简单总结：
探测硬件-> 加载驱动（initrd)-> 挂载根文件系统->rootfs(/sbin/init)

initrd 功能介绍
其实说白了 initrd 就是一个虚拟的文件系统，里面有/、lib、bin、sbin、usr、proc、sys、var、dev、boot 等一些目录，其实你会发现里面的目录有点像真的/对吧，所以我们称之为虚拟的根文件系统，作用就是将 kernel 和真的根文件系统建立关联关系，让 kernel 去 initrd 中加载根文件系统所需要的驱动程序，并以读写的方式挂载根文件系统，并让执行用户当中第一个进程 init。

/sbin/init(/etc/inittab)
** /sbin/init 启动会用到/etc/inittab 所定义的条目，如：默认登陆级别 id:3:initdefault:(这里就是默认启动 3 级别）**
下面就来说下/etc/inittab 所工作那些内容：
/etc/inittab
默认运行级别
0：halt
1: single user mode(单用户维护模式)
2：multi user mode, without NFS(不支持 NFS 功能）
3: multi user mode, text mode（字符界面）
4：reserved （系统保留）
5: multi user mode, graphic mode （图形化界面）
6: reboot （重启）
系统初始化(/etc/rc.d/rc.sysinit)
检测，并以读写方式挂载根文件系统
设定主机名
检测并挂载/etc/fstab 中其它文件系统
启动 swap 分区
初始化外围硬件设备驱动
根据/etc/sysctl.conf 设定内核参数
激活 udev 和 selinux
激活 LVM 和 RAID 设备
清理过期锁文件和 PID 文件
装载键映射--> 键盘上每个键的功能
运行指定级别的服务脚本
/etc/rc.d/init.d/
/etc/rc.d/rc#.d
rc0-rc6
K ##只要是以 K 开头的文件均执行 stop 工作
S ##只要是以 S 开头的文件均执行 start 工作
0-99 (执行次序，数字越小越先被执行)
init 执行/etc/rc.d/rc.local
init 执行中断机模拟程序 mingetty 来启动 login 进程，最后等待用户登录**

下面在来说下/etc/inittab 的语法及格式：**
/etc/inittab 格式及语法(:)
[设置选项]:[runlevel]:[init 操作行为]:[命令选项]
设置选项：
代表 init 主要工作选项
运行级别
0-6
init 操作行为：
initdefault：代表默认运行级别
sysinit：代表系统初始化操作选项
ctrlaltdel：代表重启的相关设置
wait：代表上一个命令执行结束后方可执行下面的操作
respawn：代表后面字段可以无限制再生(reboot)
命令选项
一些命令，不过通常都是脚本
**

init 处理流程：
根据/etc/inittab 设置进行处理：以默认级别 3 说明：id:3:initdefault:
default runlevel->/etc/rc.d/rc.sysinit->/etc/rc.d/rc5.d->ctrlatdel->set "pf" and "pr"->mingetty->login

**
init 处理系统初始化流程/etc/rc.d/rc.sysinit(设置系统环境)
取得网络环境与主机类型->/etc/sysconfig/network
测试与挂载内存设备/proc 及/sys
SElinux
启动系统的随机数生成器
设置终端机字体
设置系统启动过程中的欢迎界面
设置系统时间与时区设置/etc/sysconfig/clock
接口设备检测
用户自定义模块加载->/etc/sysconfig/modules/*.modules
根据/etc/sysctl.conf 设置内核参数
初始化软件磁盘阵列->/etc/mdadm.conf
初始化 LVM 文件系统功能
fsck 检测磁盘文件系统
磁盘配额
检测，并以读写方式重新挂载根文件系统
清除清除过程当中的临时文件
将启动的相关信息->/var/log/dmesg

启动服务与相关启动配置文件(/etc/rc.d/rc # &/etc/sysconfig )
以默认级别 3 说明：id:3:initdefault:
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
找到/etc/rc.d/rc3.d
以 K 开头的文件，并运行/etc/rc.d/rc3.d/K stop
以 S 开头的文件，并运行/etc/rc.d/rc3.d/S start
/etc/rc.d/rc#.d/里面的文件链接的都是/etc/rc.d/init.d 的文件**

**用户自定义开机启动程序(/etc/rc.d/rc.local)
**可以根据自己的需求将一些执行命令或是脚本写到/etc/rc.d/rc.local 里，当开机时，就可以加载啦

**
根据 mingetty 程序调用 login 让用户登录-> 用户登录（完成系统启动）**