Linux開機過程

相關內容

開機過程

　　開機過程指的是從按下電源鍵開始，到進入系統登陸畫面前所經歷的過程。

MBR與磁盤分區

　　在目前x86的系統架構中，系統硬盤位於第0號磁道：0到511KB的區塊爲MBR（硬盤中的每個磁道容量爲512KB），開機管理程序使用這塊區域來儲存第一階段開機引導程序（stage1）。接着位於1到62號磁道做爲第1.5階段的開機引導程序（stage1.5），從第63號磁道開始纔是操做系統的分區。

　　主引導記錄（MBR，Master Boot Record）是位於磁盤最前邊的一段引導（Loader）代碼。它負責磁盤操做系統(DOS)對磁盤進行讀寫時分區合法性的判別、分區引導信息的定位，它由磁盤操做系統(DOS)在對硬盤進行初始化時產生。

　　MBR的內容分爲三部分：第一部分是0到445KB，是計算機的基礎導引程序，也稱爲第一階段的導引程序；接着446KB到509KB爲磁盤分區表，由四個分區表項構成（每一個16個字節）。負責說明磁盤上的分區狀況。內容包括分區標記、分區的起始位置、分區的容量以及分區的類型。最後一部分爲結束標誌只佔2KB，其值爲AA55，存儲時低位在前，高位在後。

從百度百科借了張圖：

 

 

MBR中緊跟在主引導程序後的主分區表這64字節（01BE~01FD）中包含了許多磁盤分區描述信息，尤爲是01BE~01CD這16字節，包含了分區引導標誌bootid、分區起始源頭beghead、分區起始扇區relsect、分區起始柱面begcy一、操做系統類型systid、分區結尾磁頭endhead、分區結尾扇區begsect、分區結尾柱面begcy一、分區扇區起始位置relsect、分區扇區總數numsect。

其中分區引導標誌bootid表示當前分區是否能夠引導，若爲0x0，則表示該分區爲非活動區；若爲0x80，則爲可開機啓動區。如有多個開機啓動區，則由用戶開機時的選擇而定（如GRUB的菜單）。

分區扇區起始位置relsect表示分區中第一個扇區相對於磁盤起始點的偏移位置。

開機管理程序

linux上的開機管理程序有LiLO和GRUB，前者是早期的產物，在近年來的Linux操做系統都以GRUB做爲默認軟件包。

GNU GRUB（GRand Unified Bootloader簡稱「GRUB」）是一個來自GNU項目的多操做系統啓動程序。GRUB是多啓動規範的實現，它容許用戶能夠在計算機內同時擁有多個操做系統，並在計算機啓動時選擇但願運行的操做系統。GRUB可用於選擇操做系統分區上的不一樣內核，也可用於向這些內核傳遞啓動參數。

運行層級

運行層級（run level）共有7個，分別爲0、一、二、三、四、五、6，其中0表示關機、1表示單人模式、6表示從新啓動。中間的二、三、四、5因Linux發行商而異。

過程解析

 從按下電源開始到登陸畫面中全部的過程。

 登陸程序依序分爲BIOS、GRUB、內核加載、與init程序四個步驟。

BIOS

當按下電源按鈕後，系統就會運行BIOS檢測，包含檢查系統的硬件配置、執行系統診斷程序、找出系統硬盤，把第0號磁道中的開機導引程序加載到內存中，以後就由GRUB接手後續的開機程序。

GRUB

GRUB是一個較大的程序，自己容量超過MBR的限制（512KB），所以GRUB將開機程序分割爲stage一、stage2，並在1與2之中加上選用的程序stage1.5，如e2fs_stage1_五、fat_stage1_5等。

由BIOS接手後的GRUB，會由stage1轉接到stage2（或stage1.5），並找出和載入位於/boot的內核文件。內核文件位於/boot之下。

接着會將內存映像文件（.img）加載到內存中，並使用cpio命令將內容解壓縮到/boot之下。若是硬件的功能都別編入內核中，這個動做是不須要的；但若編譯爲模塊且必須在開機時加載，這個步驟就是必要的。

將內核與必要的映像文件加載後，系統開機的過程就交給內核處理了。

內核載入

 內核接手系統開機的程序以後，會進行初始化，包括檢測硬件、設置硬件設備、時鐘設定、加載模塊等，這動做完成後會釋放出曾佔用的內存空間。

 接着啓動文件系統相關的設定，首先會掛接根目錄（「/」），再讀取分區表（/etc/fstab）並掛接全部的分區與啓動SWAP。最後系統啓動/sbin/init程序，並運行硬件與軟件相關的系統常駐程序。

 內核在開機的做用到此告一段落。

init程序

Init是系統的第一個進程，所以PID爲0，也是全部進程的父進程，init啓動後會先執行etc/rc.d/rc.sysinit，並讀取配置文件/etc/inittab中的設定

 init的具體內容可參考：

https://blog.csdn.net/u012206617/article/details/93088996