Linux 启动过程分析

本文仅简单介绍Linux的启动过程，在此基础上做简要的分析。对于Linux启动过程中内部详细的函数调用不做介绍，只是希望本文能给新手起到一个抛砖引玉的作用，以便深入研究Linux的启动过程。下图基本展示了Linux启动的基本过程，仅为个人学习总结得出，如有大神拍砖，表示欢迎。

一． BIOS自检：

　　应当理解的一些常识：

　　　　BIOS的组成是由两大部分组成的：POST（power on system test）代码和运行时的服务；

　　　　POST的工作目的是对硬件进行检测；

1. 当计算机加电后，首先由BIOS进行POST（power on system test）自检。

即第一步骤就是加电，POST自检。然后依据BIOS内设置的引导顺序从硬盘，软盘，或CDROM中读入引导块；

2. BIOS的第二个步骤是进行本地设备的枚举和初始化。

通常Linux系统都是从硬盘上引导的，其中主引导目录（MBR）中包含着主引导目录加载程序，MBR是一个512字节大小的扇区，位于磁盘上的一个扇区。     即：每个磁盘的第一个扇区为磁盘的MBR，MBR中前446字节记录的是boot loader，boot loader中安装的是grub的stage1，用于指向grub主程序咋磁盘中的位置。开机加电之后，BIOS按照boot sequence找到对应磁盘，然后搜索该磁盘的MBR。找到位于基本磁盘分区的grub程序，即进入stage2阶段，按照grub.conf配置文件对kernel以及initrd进行引导加载。当MBR被加载到RAM中之后，BIOS就会将控制权交给MBR。

查看MBR中的内容：（前提是root用户）

 dd if=/dev/sda of=mbr.bin bs=512 count=1

 od –xa mbr.bin

查看到的内容为（均为二进制）：

二．启动GRUB/LILO

GRUB和LILO都是引导加载程序，主要用于引导操作系统的启动。

在单一的MBR中只能存储一个操作系统的引导记录，所以当需要多个操作系统时，就会出现问题，需要更灵活的引导加载程序。

GRUB和LILO的区别：

      GRUB拥有交互式命令界面；

      GRUB支持网络引导；

      LILO可以引导操作系统位置的信息存储在MBR中；

*：如果LILO的配置文件出现错误，会导致系统无法启动；而当使用GRUB时，如果配置文件出现错误，则系统会默认转到GRUB命令界面。

GRUB的配置文件：  /boot/grub/grub.config

像上图一样，输入 cat grub.conf 之后，按下Enter键：

三．加载内核：

加载内核映像到内存中，内核映像并不是一个可执行的内核，而是一个可压缩的内核映像。在这个内核映像前面是一个例程，它实现少量硬件设置，并对内核映像中包含的内核进行解压缩，然后将其放入高端内存中。如果有初始化RAM磁盘映像，系统就会将它移动到内存中，并标明以后使用，然后到该例程会调用内核，并开始启动内核引导的过程。

四. 执行init进程

init进程是系统所有进程的起点，是所有进程的发起者和控制者。因为在任何基于Linux的操作系统中，它都是第一个运行的进程，所以，init进程的进程编号（PID）永远是1.

内核在完成核内引导以后，即在本进程空间内加载init程序，它的进程号是1，主要用来执行一些开机初始化脚本和监视进程。如：init读取系统引导配置文件/etc/inittab中的信息进行初始化。

关于init进程的作用：

1. 扮演终结父进程的角色：因为init进程永远不会终止，所以系统总是可以确认它的存在，并在必要的时候以它为参照；
2. 在进入某个特定的运行级别时，运行相应的程序，以及对各种运行级别进行管理，它的这个作用由文件/etc/inittab定义的。

五. 关于其它

　　/etc/rc.d/rc.sysinit  系统初始化脚本；

　　/etc/rc.d/rcX.d/[KS] * - 根据运行级别X分配服务；终止以“K”开头的服务，启动以“S”开头的服务；

　　/etc/rc.d/rc.local 执行本地特殊配置；

　　最后是其他服务。

    作者：itRed

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推荐参考阅读：

《6 Stages of Linux Boot Process (Startup Sequence)》 http://www.thegeekstuff.com/2011/02/linux-boot-process/

《Linux Booting Process》http://resources.infosecinstitute.com/linux-booting-process/