淺談linux啟動流程

標籤：啟動 linux 流程

第一階段：POWER-ON

       使用者按下電源開關的那一瞬間，叫Power On階段 。在這個階段，BIOS檢查電腦上一些硬體的狀態及儲存在CMOS中的設定。CMOS是南橋裡面的一個特殊區塊，用來讓BIOS儲存使用者佈建（進BIOS中看到的選項）。北橋，南橋是主板上的晶片集，AMD的cpu不使用此種架構，北橋控制CPU和記憶體，南橋負責PCI,USB,VGA等外圍裝置。

第二階段：BIOS加電自檢

       Power On階段一開始，會進入BIOS的啟用流程，BIOS是進本輸入/輸出系統的縮寫，是在電腦沒有訪問磁碟前決定機器準系統的軟體，包含了修飾鍵盤，顯示屏，磁碟機的代碼。接著BIOS會在Flash Memory中執行，然後將自己和之前使用者儲存在CMOS中的資料解壓到記憶體中。BIOS作用主要是：1>自檢和初始化，檢測主板硬體並通知開始執行。2>設定中斷。3>載入作業系統，由BIOS轉交給開機磁區，再有開機磁區跳到各分區啟用相應作業系統。

第三階段：讀取MBR

       MBR（Master Boot Record，主引導記錄），在硬碟的第一個扇區，上一階段BIOS將MBR載入到記憶體中執行。MBR共512Byte,分成三個部分BootLoader，Partition table和Magic Number。BootLoader是MBR用來儲存開機管理程式的地方（grub,lilo等）。BootLoader執行載入扇區和志向kernel的功能。Magic Number永遠填入"55AA",讓BootLoader中的開機管理程式確認這個地方就是MBR。

第四階段：載入BootLoader

     當BIOS找到硬碟上的MBR後，控制權就交由BootLoader。GRUB是一個強悍的開機管理程式，支援多重開機管理。/boot/gurb目錄可看到幾個系統檔案，主要是stage1,stage1_5，stage2這三種類型。stage1負責BIOS交給BootLoader時，載入開機管理程式，linux中是GRUB。stage1.5識別不同類型的檔案系統，比如載入e2fs_stage1_5以後，就可以識別ext2格式。當stage1.5載入後，就賦予GRUB訪問檔案系統目錄的權力，也就是說在開始找不到stage2,可以從檔案系統中找到stage2的位置。stage2是GRUB最核心程式，作業系統的載入，新增參數，修改選項都由stage2負責。因此stage2不會太小，不可能放進MBR，只能放到檔案系統中。而stage1.5提供識別不同檔案系統的能力，真是巧妙的設計。當stage2執行時，會從現有檔案系統中載入設定檔案，/boot/grub/grub.conf設定檔。如下：

# grub.conf generated by anaconda## Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file# NOTICE: You have a /boot partition. This means that# all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg.# root (hd0,0)     #核心檔案所在的裝置，對grub而言，所有硬碟一律為hd#,#表示第幾個磁碟，後面那個表示對應磁碟分割# kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/sda2# initrd /initrd-[generic-]version.img#boot=/dev/sdadefault=0    #設定預設啟動的title編號，從0開始。timeout=5   #等待使用者選擇的逾時時常，單位是秒。splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz  #啟動背景圖片hiddenmenu     #隱藏菜單title Red Hat Enterprise Linux 6 (2.6.32-504.el6.i686)  #核心標題，或作業系統名稱，可自由修改root (hd0,0)  #核心檔案所在的裝置kernel /vmlinuz-2.6.32-504.el6.i686 ro root=UUID=77085801-d743-4704-b454-46954507f798 rd_NO_LUKS rd_NO_LVM LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quietinitrd /initramfs-2.6.32-504.el6.i686.img  #initial ramdisk啟用系統所需要載入的檔案系統

第五階段：核心初始化

       根據/boot/grub/grub.conf設定檔中，根據核心路徑，將核心解壓至記憶體，至此，核心獲得系統控制權，BootLoader退出。核心接管以後，會執行以下幾個過程：

        1>裝置探測

        2>驅動初始化

        3>以唯讀方式掛載根檔案系統（為了安全起見）

        4>裝在第一個進程init（PID:1)

第六階段：執行第一個進程/sbin/init

       /sbin/init 最主要的功能就是準備軟體執行的環境，包括系統的主機名稱、網路設定、語言、檔案系統格式及其他服務的啟動。所有動作都依據/etc/inittab來規劃。RHEL6版本這個檔案和RHEL5區別很大，只能設定運行層級,其他相關配置設定檔中說明很清楚，理解RHEL5的inittab檔案對理解RHEL6的啟動機制有很大協助。

RHEL5的inittab檔案

## inittab This file describes how the INIT process should set up# the system in a certain run-level.## Author: Miquel van Smoorenburg, <[email protected]># Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes## Default runlevel. The runlevels used by RHS are:# 0 - halt (Do NOT set initdefault to this)# 1 - Single user mode# 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)# 3 - Full multiuser mode# 4 - unused# 5 - X11# 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)# #id:runlevels:action:process #id:標識符；runlevel：在哪個層級執行；action：在什麼情況下執行；process：要啟動並執行程式id:3:initdefault:  #預設運行層級3# System initialization.si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit #表示所有層級，系統初始化執行/etc/rc.d/rc.sysinitl0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 #運行指定層級對應目錄下的指令碼l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6# Trap CTRL-ALT-DELETEca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now  #Ctrl+alt+del按鍵組合的功能# When our UPS tells us power has failed, assume we have a few minutes# of power left. Schedule a shutdown for 2 minutes from now.# This does, of course, assume you have powerd installed and your# UPS connected and working correctly. pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down" #定義ups電源故障時的操作# Run gettys in standard runlevels1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1   #啟動虛擬終端2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty23:2345:respawn:/sbin/mingetty tty34:2345:respawn:/sbin/mingetty tty45:2345:respawn:/sbin/mingetty tty56:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6 # Run xdm in runlevel 5x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon #啟動圖形終端

/etc/rc.d/rc.sysinit是系統初始化指令碼，完成以下任務：

1>啟用udev和selinux

2>根據/etc/sysctl.conf檔案，設定核心參數

3>設定時鐘

4>裝載鍵盤對應

5>啟動交換分區

6>設定主機名稱

7>根檔案系統檢測，並以讀寫方式重新掛載

8>啟用RAID和LVM裝置

9>啟動磁碟配額

10>根據/etc/fstab,檢查並掛載其他檔案系統

11>清除到期的鎖和PID檔案

l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3 #進入層級3，執行/etc/rc.d/rc，/etc/rc.d/rc3.d檔案夾中，K開頭的服務將被關閉，S開頭的將被開啟，資料越小越優先被選定，最後執行rc.local，rc.local可以放入使用者想要開機執行的的任務。

RHEL6的inittab檔案

# inittab is only used by upstart for the default runlevel.## ADDING OTHER CONFIGURATION HERE WILL HAVE NO EFFECT ON YOUR SYSTEM.## System initialization is started by /etc/init/rcS.conf## Individual runlevels are started by /etc/init/rc.conf## Ctrl-Alt-Delete is handled by /etc/init/control-alt-delete.conf## Terminal gettys are handled by /etc/init/tty.conf and /etc/init/serial.conf,# with configuration in /etc/sysconfig/init.## For information on how to write upstart event handlers, or how# upstart works, see init(5), init(8), and initctl(8).## Default runlevel. The runlevels used are:# 0 - halt (Do NOT set initdefault to this) #關機# 1 - Single user mode #單使用者# 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking) #多使用者，沒有NFS# 3 - Full multiuser mode #多使用者，命令列# 4 - unused #保留層級# 5 - X11 #圖形# 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this) #重啟# id:3:initdefault:

RHEL6的inittab檔案只設定了預設運行層級。

第七階段：登入

     啟動虛擬終端以後便進入使用者登入介面了，可以使用使用者名稱和密碼登入。

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