Linux开机启动过程(个人理解)

简述Linux启动过程


1)BIOS开机自检

2)MBR引导

3)启动引导程序菜单(GRUB)

4)加载内核

5)加载虚拟文件系统加载函数模块

6)启动系统进程

         /sbin/init

                     --->/etc/init/rcs.conf--->/etc/rc.d/rc.sysinit--->系统初始化
                                                    --->/etc/inittab--->/etc/init/rc.conf--->/etc/rc.d/rc-->/etc/rc[0-6].conf--->按照优先级启动和关闭脚本
                     --->/etc/rc.d/local--->登录界面--->输入用户名和密码登录系统

Linux启动过程详解(Centos6.X版本)


一.BIOS开机自检

  • 对基础硬件环境进行开机自检,如:cpu,HDD,Memory,主板等, 根据启动顺序(默认硬盘启动)进行启动,只有自检通过才会进行下一步动作

二.启动引导过程

  • 系统启动后,会从硬盘0柱面0磁头1扇区(MBR主引导程序)读取引导启动程序(Boot loader)用于引导操作系统启动,当MBR加载到内存之后,BIOS讲控制权交给MBR(MBR中最主要的功能就是存储启动引导程序)
  • 名词解释

1)柱面-Cylinders:硬盘有多个盘片(和光盘相似)组成,每个盘面被划分为数目相等的磁道,所以盘片都会从外向内进行磁道编号,最外侧的就是0磁道,具有相同编号的磁道形成一个圆柱,这个圆柱称为磁盘的柱面

2)磁道-track:每个盘片在逻辑上有很多同心圆,最外面的同心圆为0磁道,每个同心圆称为磁道(硬盘的磁道密度非常高,通常盘面上有上千个磁道)

3)扇区-sector:将每个磁道分为若干个孤段,每个孤段就是一个扇区,扇区的大小是固定的512字节,也是磁盘的最小存储单位{1B(byte)=8位(bit)  1024字节=1MB),GB-TB-PB-EB-ZB-YB-BB-NB-DB以此类推},下图是MBR和扇区,磁道,柱面的逻辑抽象图(部分截图来自互联网)

4)MBR(Master Boot Record)主引导程序,占用一个扇区大小共512字节,其中启动引导程序(linux启动引导程序GRUB2)占用446字节,分区表占用64字节(每个分区项占用16字节,这也是为什么硬盘最大只能分四个主分区的原因),最后还有2字节的结束标识

三.加载内核及函数模块(驱动)

  •  如果系统只有一个内核,则单系统直接启动
  • 如果系统有多个内核(比如一个操作系统既安装了Linux系统,又安装了Windows系统,这种情况一般用于测试实验环境或者个人喜好,实际生产环境很少使用),开机界面则有多个选项让用户自行选择哪个内核进行启动
  • linux内核是以压缩的形成保存在启动系统的/boot目录下(被启动引导程序调用加载在内存中),内核会先在内存中进行解压缩,解压缩完成之后,内核会再执行一次自检(linux一般更信任内核自检)内核的自检过程会记录在"/var/log/dmesg"文件中,启动引导程序加载内核之后,就需要内核加载硬件的驱动程序,一般情况下IDE接口的硬盘驱动都保存在内核中,可以直接调用(IDE硬盘基本淘汰)这时候有一个问题,如果内核加载了所有的驱动程序,那么内核会非常大,linux的解决方案是把常用的驱动加载在内核中,把不常用的驱动做成函数模块加载放在/boot/lib/modules文件中,需要的时候进行调用。

四.虚拟文件系统--initramfs

  • 但是这里又有个新的问题,内核还不能识别硬盘如何去识别"/boot/lib/modules"文件呢?(/boot分区通过启动引导程序加载,不是由内核加载)这里引用了“虚拟文件系统-initramfs”通过虚拟文件系统加载基本的驱动加载在内核里,然后解压缩并在内存中仿真成一个根目录,并且这个仿真的文件系统能够提供一个可执行程序,通过该程序加载启动过程中所需要的内核模块,如:USB,sata硬盘驱动,RAID驱动(建立仿真目录,加载真正的硬件驱动),具体参考如下图
  • 虚拟文件系统(initramfs)在/boot分区下,可以查看,它是一个压缩文件,可以使用file命令查看格式,然后进行压缩,查看发现非常类似系统的根目录,以下是详细过程

五.启动系统进程

系统启动的第一个进程/sbin/init,是其他所有进程的父进程,通过父进程调用“/etc/init/rcs.conf”,此进程有两个功能

(1)调用“/etc/rc.d/rc.sysinit”进行系统初始化(初始网络环境,挂着设备,初始硬件等等)则系统的基本功能具备

(2)调用“/etc/inittab”查看系统运行级别-->调用“/etc/init/rc.conf”-->调取--->“/etc/rc.d/rc”目录--->再调取“/etc/rc.d/rc[0-6].conf”文件执安装优先级启动和关闭脚步--->在登录系统界面之前在启动“/etc/rc.d/local”文件--->登陆界面--->输入用户名和密码登陆系统,以下是各文件详细参数:

  • “/etc/inittab”文件--->启动运行级别
  • “/etc/init/rc.conf”文件
  • “/etc/rc.d/rc”目录及调取“/etc/rc.d/rc[0-6].conf”按照优先级启动和关闭脚步
  • “/etc/rc.d/local”

以上是我个人的理解,如有不足,欢迎大家指正修改,相互学习,一起进步!

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