CentOS 系統啟動流程

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         CentOS 系統啟動流程

一、Linux的啟動流程分析

     開機不是只要單機電源開關而關機只要關掉電源開關就可以了嗎？有何學問？話是這樣沒錯，但是由於Linux是一套多使用者、多任務的作業系統，你難保年在關機時沒有人線上，如果你關機的時候碰巧一大群線上工作，那會當時線上工作的人馬上斷線的，那不是害死人？一些資料可是無價之寶。

     另外Linux在執行的時候，雖然你在介面上只會看到黑黑的一片，完全沒有任何介面，但其他它是有很多的進程在後台下面執行的，例如記錄檔管理程式、例行性工作調度等，當然還有一大堆網路服務，如郵件伺服器、www伺服器等。如果隨便開關機的話，是會對公司利益產生很大利益損失的。

     既然啟動是很嚴肅的一件事，我們就需要瞭解整個啟動的過程，也讓我們比較容易發現啟動過程裡面可能會發生的問題地方，以及出現問題後的解決之道。

 

二、啟動流程一覽

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   啟動第一步--載入BIOS

       當開啟電腦電源，電腦會首先載入BIOS資訊，BIOS資訊是如此的重要，以至於電腦必須在最開始就找到它，這是因為BIOS中包含了CPU的相關資訊、裝置啟動順序資訊、硬碟資訊、記憶體資訊、時鐘資訊、PNP特性等等。在此之後，電腦心裡就有譜了，知道應該去讀取哪個硬體裝置了。在BIOS將系統的控制權交給硬碟第一個扇區之後，就開始由Linux來控制系統了。

   

   啟動第二部--讀取MBR

       硬碟上第0磁軌第一扇區被稱為MBR，也就是Master Boot Record，即主導記錄，它的大小是512位元組，可裡面卻存放了開機前資訊、分區表資訊。可分為兩部分：第一部分為引導去，佔了446個位元組；第二部分為分區表，共66個位元組，記錄硬碟的分區資訊。預引導區的作用之一是找到標記為活動的分區，並將使用中的磁碟分割的引導讀入記憶體。

      系統找到BIOS所指定的硬碟MBR後，就會將其複製到0*7c00地址所在的實體記憶體中。其實被複製到實體記憶體的內容就是Boot Loader，而具體到你的電腦，那就是lilo或者grub了。

 

   啟動第三步--Boot Loader

        Boot Loader 就是在作業系統核心運行之前的一段小程式。通過這段小程式，我們可以初始化硬體裝置、建立記憶體空間的映射圖，從而將系統的軟硬體環境到一個合適的狀態，一邊為最終叫用作業系統核心做好一切準備。通常，BootLoader：是嚴重地依賴於硬體而實現的，不同體繫結構的系統存在著不同的BootLoader。

   Boot Loader有若干種，其中Grub、Lilo和Spfdisk是常見的Loader，但現在主要發行版主要以Grub為用。

系統讀取記憶體中的grub配置資訊（一般為menu.lst或grub.lst),並依照此配置資訊來啟動不同的作業系統。

 

啟動第四步--載入核心

    根據grub設定的核心映象所在路徑， 系統讀取記憶體映象，並進行解壓縮操作。此時，螢幕一般會輸出”Uncompressing Linux“的提示。當解壓縮核心完成後，螢幕輸出”OK，booting the kernel”。

  系統將壓縮後的核心放置在記憶體之中，並調用start_kernel（）函數來啟動一系列的出事化函數並初始化各種裝置，完成Linux核心環境的建立，至此Linux核心已經建立起來了，基於Linux的程式應該可以正常運行了。

  Start_kernel()定義在init/main.c中，它就類似於一般可執行程式中的main()函數，系統在此之前所做的僅僅是一些能讓核心程式最低限度執行的初始化操作，真正的核心初始化過程是從這裡才開始。函數start_kerenl()將會調用一系列的初始化函數，用來完成核心本身的各方面設定，目的是最終建立起基本完整的Linux核心環境。

  在start_kenrel()的結尾，核心通過kenrel thread()建立出第一個系統核心線程（即1號進程），該線程執行的是核心中的init()函數，負責的是下一階段的啟動任務。最後調用cpues_idle()函數，進入了系統主迴圈體口預設將一直執行default_idele()函數中的指令，即CPU的halt指令，直到就緒隊列中存在其他進程需要被調度是才會轉向執行其他函數，此時，系統中唯一存在就緒狀態的進程就是由kernel_hread()建立的init進程（核心線程），所以核心並不進入default_idle()函數，而是轉向init()函數繼續啟動過程。

 

啟動第五步--使用者層init依據inittab檔案來設定運行等級

  核心被載入後，第一個啟動並執行程式便是/sbin/init,該檔案會讀取/etc/inittab檔案，並依據檔案來進行初始化工作。

  其實/etc/inittab檔案最主要的作用就是設定Linux的運行等級，其設定形式是“：id:5:initdefault:”,這就表明Linux需要運行在等級5上。Linux的運行等級設定如下：

0：關機

1：單一使用者模式

2：無網路支援的多使用者模式

3：有網路支援的多使用者模式

4：保留，未使用

5：有網路支援有X-Window支援的多使用者模式

6：重新引導系統，即重啟

 

啟動第六步--Init進程執行rc.sysinit

  在設定了運行等級後，Linux系統執行的第一個使用者層檔案就是/etc/rc.sysinit指令碼

程式，它做的工作非常多，包括設定PATH、設定網路設定（/etc/sysconfig/network)、啟動swap分區、設定/proc等等。線程init的最終完成狀態是能夠使得一般的使用者程式可以正常地被執行，從而真正完成可供應用程式啟動並執行系統內容。準備好以上一切之後，系統開始進入使用者層的初始化階段。核心通過系統調用execve()載入執行相應的使用者層初始化程式，依次嘗試載入程式”/sbin/init”,”/etc/init”、“/bin/init”,和“/bin/sh”.只要其中有一個程式載入獲得成功，那麼系統就將開始使用者層的初始化，而不會再回到init()函數段中。至此，init()函數結束，Linux核心的引導部分也到此結束。

 

啟動第七步--啟動核心模組

    具體是依據/etc/modules.conf檔案或/etc/modules.d目錄下的檔案來裝載核心模組。

 

啟動第八步--執行不同運行層級的指令碼程式

    根據運行層級的不同，系統會運行rc0.d到rc6.d中的響應的指令碼程式，來完成相應的初始化工作和啟動相應的服務。

 

啟動第九步--執行/etc/rc.d/rc.local

    rc.lacal就是在一切初始化工作後，Linux留給使用者進行個人化的地方，可以把設定和啟動的東西放到這裡

 

啟動第十步--執行/bin/login程式，進入登入狀態

    此時，系統已經進入到了等待使用者輸入username和password的時候了，已經可以用自己的帳號登入系統了。

 

                         簡單總結

1.載入BIOS的硬體資訊與進行自我測試，並依據設定取得第一個可開機裝置。

2.讀取並執行第一個啟動裝置內的MBR的boot loader(即是grub等程式）

3.依據boot loader的設定載入Kernel，Kernel會開始檢測硬體與載入驅動程式

4.在硬體驅動成功後，Kernel會主動調用init進程，而init會取得run-level資訊

5.Init執行/etc/rc.d/rc/sysinit檔案來準備軟體執行的作業環境（如網路、時區等）

6.init執行run-level的各個服務的啟動（script方式）

7.Init執行/etc/rc.d/rc.local檔案

8.init執行終端機莫米程式mingetty來驅動login進程，最後就等待使用者登入。

 

 

 

 

   

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