linux 启动流程

ysw 的个人博客 记录精彩的程序人生 本文由博客端 http://localhost 主动推送

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:

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)**

  • Linux

    Linux 是一套免费使用和自由传播的类 Unix 操作系统,是一个基于 POSIX 和 Unix 的多用户、多任务、支持多线程和多 CPU 的操作系统。它能运行主要的 Unix 工具软件、应用程序和网络协议,并支持 32 位和 64 位硬件。Linux 继承了 Unix 以网络为核心的设计思想,是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

    802 引用 • 891 回帖 • 478 关注

赞助商 我要投放

欢迎来到这里!

我们正在构建一个小众社区,大家在这里相互信任,以平等 • 自由 • 奔放的价值观进行分享交流。最终,希望大家能够找到与自己志同道合的伙伴,共同成长。

注册 关于
请输入回帖内容 ...