linux:系统启动流程

系统启动流程

本文基于CentOS6 版本


linux:系统启动流程

黑色部分为主流程分支,蓝色部分为详细流程分支,绿色部分是注释部分

第一步--加载BIOS
打开计算机电源,计算机会首先加载BIOS信息,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;根据我们在BIOS中设置的系统启动顺序来搜索用于启动系统的驱动器,如硬盘、光盘、U盘、软盘和网络等。我们以硬盘启动为例,BIOS此时去读取硬盘驱动器的第一个扇区(MBR,512字节),然后执行里面的代码。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。

第二步--读取MBR
硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR,也就是Master Boot Record,即主引导记录,它的大小是512字节。

它由三个部分组成:

      主引导程序(Bootloader)

      硬盘分区表DPT(Disk Partition table)

      硬盘有效标志(55AA).

系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后,就会将其复制到0×7c00地址所在的物理内存中

第三步--Boot Loader

通常情况下,诸如lilo、grub这些常见的引导程序都直接安装在MBR中。

我们以grub为例来分析这个引导过程。

Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序,可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。

系统读取内存中的grub配置信息(一般为menu.lst或grub.lst),并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

第四步--加载内核

它首先会去解析grub的配置文件/boot/grub/grub.conf,然后加载内核镜像到内存中,并将控制权转交给内核。

vim /boot/grub/grub.conf

default=
timeout=
splashimage=(hd0,)/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
password=
#password --md5 $$XEWYA/$5HUOCImxTf4UwpYQGMlue/ md5密码123456
#password --sha- $$hwX.zwZ7EMcJW0Tu$GaZZGQzvAAPfSUpK5mW.Jq3v4hZ/1IludjcWmjwPMT3 sha密码123456
title CentOS (2.6.-642.13..el6.i686.debug)
root (hd0,)
kernel /vmlinuz-2.6.-642.13..el6.i686.debug ro root=UUID=a298ed8b-f1b6-409b-a17c-59e72d rd_NO_LUKS KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_MD crashkernel=auto
LANG=zh_CN.UTF- rd_NO_LV M rd_NO_DM
initrd /initramfs-2.6.-642.13..el6.i686.debug.img
title CentOS (2.6.-642.13..el6.i686)
root (hd0,)
kernel /vmlinuz-2.6.-642.13..el6.i686 ro root=UUID=a298ed8b-f1b6-409b-a17c-59e72d401964rd_NO_LUKS KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_MD crashkernel=auto
LANG=zh_CN.UTF- rd_NO_LVM rd_N O_DM
root (hd0,)

根据grub设定的内核映像所在路径,系统读取内存映像,并进行解压缩操作。
系统将解压后的内核放置在内存之中,并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备,完成Linux核心环境的建立。至此,Linux内核已经建立起来了。

  

第五步--用户层init依据inittab文件来设定运行等级

内核被加载后,第一个运行的程序便是/sbin/init,该文件会读取/etc/inittab文件,并依据此文件来进行初始化工作。
其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级。

Linux的运行等级设定如下:

vim /etc/inittab

Default runlevel. The runlevels used are:          
# - halt (Do NOT set initdefault to this)          0:关机
# - Single user mode                      1:单用户模式
# - Multiuser, without NFS (The same as , if you do not have networking)    2:无网络支持的多用户模式
# - Full multiuser mode                    3:有网络支持的多用户模式
# - unused                            4:保留,未使用
# - X11                              5:有网络支持有X-Window支持的多用户模式
# - reboot (Do NOT set initdefault to this)          6:重新引导系统,即重启
#
id::initdefault:     开机启动级别

六步--init进程执行rc.sysinit
在设定了运行等级后,Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序,它做的工作非常多,包括设定PATH、设定网络配置(/etc/sysconfig/network)、启动swap分区、设定/proc等。

第七步--启动内核模块
具体是依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来装载内核模块。

第八步--执行不同运行级别的脚本程序
根据运行级别的不同,系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序,来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

第九步--执行/etc/rc.d/rc.local

rc.local就是在一切初始化工作后,Linux留给用户进行个性化的地方。可以把想设置和启动的东西放到这里。


第十步--执行/bin/login程序,进入登录状态
系统已经进入到了等待用户输入username和password的时候了,

 

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