Linux系统启动流程

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Linux系统启动流程

Linux系统启动流程图

1、加电自检

    上电自检POST，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, 自检完成后从BIOS中设置的系统启动顺序来搜索用于启动系统的驱动器

2、grub引导

（1）grub引导第一阶段(stage1)：运行Boot Loader主程序，这个主程序必须被安装在启动区，即MBR（即硬盘的0磁道0扇区）。因为MBR空间有限，因此在MBR当中仅安装Boot Loader的最小主程序，并没有Boot Loader的相关配置文件。

（2）grub引导第二阶段（stage1.5）:在MBR随后的扇区中存放，主要用于与stage2所在分区的文件系统交互。

（3）grub引导第三阶段（stage2）:通过Boot Loader加载所有配置文件及相关的环境变量参数信息，这些配置文件及相关的环境变量参数都存放在磁盘分区的/boot/grub目录下（如果系统grub没有被修复过，此目录下除grub.conf文件外，其他文件都是非必须的）。如下图所示

/boot/grub目录下配置文件

主要的配置文件grub.conf及相关说明：

grub.conf的配置

    1）default=0（第十行）：表示默认的启动条目，0表示第一个title系统

    2）timeout=5（十一行）：表示可供选择的等待时间，在等待时间内如果按下任意键，则会进入启动条目的选择界面，如果不按则按默认的启动条目启动

    3）splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz：定义的启动时的背景图片信息（可以修改）。（hd0,0）表示存放于第一块磁盘的第一块分区

    4）hiddenmenu：启动时是否显示启动菜单，默认在等待时间内不操作，是不显示的，如果想要显示，可以将此行注释掉。

    5）title CentOS 6(2.6.32-642.el6.x86_64)：显示启动菜单的标题

    6）root (hd0,0)：表示内核文件存放的位置，这里指定的是分区位置，而非根目录。

    7）16行内容：内核的名称以及一些启动时的核心参数，root=UUID=68b0f8ab-7ccc-4fc4-8bbc-a992f91e9847表示根目录，由于启动过程中需要挂载根目录，因此就要指定根目录所在的分区。

    8）initrd：指定虚拟文件系统，主要通过此处的虚拟文件系统加载根目录，挂载真正的根目录。

3、加载内核

    当BootLoader读取内核文件以后，接下来就会将内核文件解压后装载到内存中，然后根据内核提供的功能开始测试与加载各个设备（如CPU、硬盘、网卡）。此时内核已经完全接管了BIOS的工作，所以，此处的检测与加载内核是完全不同的。

    但是此时的内核还没加载到硬盘，无法去读取系统上的内核文件；如果去挂载硬盘，由于硬盘的驱动程序都存在于硬盘上，无法去加载。所以此处通过虚拟文件系统/boot/initramfs来解决解决硬盘的挂载问题。

    同样，虚拟文件系统initramfs也是通过“Boot Loader”将其加载内存当中，然后虚拟文件也被加载到内存，然后此文件被解压在内存中模拟一个根文件系统，这个根文件系统能够模拟一个可以运行的程序，通过这个根文件系统去加载所需要的硬盘（包括RAID、LVM）驱动模块，最后以只读的方式去挂载真正的根目录。挂载完成后通过/sbin/init来执行后续的正常启动。

4、通过/sbin/init进程初始化系统

    内核、硬件及驱动信息加载完成后，内核会呼叫控制的第一个执行程序/sbin/init,init程序主要功能就是准备软件运行环境。

（1）先去获取/etc/inittab中的系统运行级别

系统的运行级别

 系统的运行级别：

    1）0：关闭所有的服务，关机

    2）1：维护模式，单用户模式，次级别允许root用户直接登录不需要认证。

    3）2：维护模式，多用户模式，会启动网络功能，但不支持NFS

    4）3：正常级别，完全多用户模式，文本界面。

    5）4：预留级别

    6）5：正常级别，完全多用户模式，文本界面

    7）6：关闭所有服务，重启

（2）使用/etc/rc.d/rc.sysinit进行系统初始化

初始化动作： 

    1）根据配置文件中的设定来设置主机名，即读取/etc/sysconfig/network文件中的HOSTNAME行

    2）打印文本欢迎信息

    3）激活selinux和udev

    4）挂载所有定义在/etc/fstab文件中的文件系统

    5）激活swap分区

    6）检测根文件系统，并实现以读写方式重新挂载。

    7）设置系统时钟

    8）根据/etc/sysctl.conf文件设定内核参数的值

    9）激活LVM和RAID设备

    10）加载额外的设备驱动程序

    11）清理操作

（3）对读取到的运行级别下的服务进行操作（/etc/rc.d/rc.[runlevel]）

    通过/etc/rc.d/rc.sysinit初始化系统完成以后，此时，系统就已经顺利开始工作了，但是需要启动一些当前系统运行级别需要运行的服务。这里就通过在/etc/inittab中所获取的运行级别来操纵/etc/rc.d/rc[runlenel].d/目录下的所有软连接来启动或关闭服务；所有以S开头的，都被传递start参数以启动，以K开头的，都被传递stop参数以停止。   

（4）启动用户自定义引导程序（/etc/rc.local）

    运行用户写在/etc/rc.local中的命令

（5）启动终端，调用用户登录文件

    启动终端，调用用户登录文件，如果是5级别，则启动图形化界面。

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