Linux開機啓動流程

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linux開機啓動詳細流程圖：

1、BIOS 加電自檢
當你按電源開關開機時,電腦會首先去啓動BIOS(基本輸入輸出系統),BIOS通常是集成在主板上的.
BIOS 的工做
1.檢測鏈接硬件,好比顯卡,內存,磁盤等等,檢測的目的是之後把這些設備信息提供給操做系統
2.尋找啓動磁盤,每一種BIOS都會有開機啓動菜單,能夠在菜單裏設置以哪一個設備啓動系統
好比:光驅,硬盤,網絡等等,這個菜單能夠設置多個選項,依照設置次序在設備上尋找啓動信息
3.找到了啓動硬盤,接着BIOS就會在磁盤上找啓動扇區,找到內核啓動系統.
1)先試着尋找第一個扇區,也就是主引導記錄MBR(Master Boot Record)
2)若是第一個扇區上沒有沒有存在操做系統,再去尋找標記爲BOOT的分區.
不管是MBR仍是BOOT分區,存儲操做系統的空間都只有446字節;
若是沒有在上面提到的位置找到操做系統的內核,那麼BIOS就沒法繼續啓動工做.
而咱們的內核每每會大於446個字節,存放在磁盤的其餘位置上,既然446裝不下內核,又爲了能順利的找到放在其餘位置上的內核,
人們想出了一個辦法就在446字節裏寫了一個小程序,當BIOS試着啓動操做系統時就會執行這個小程序,而後再由小程序來載入其餘位置的內核.這個小程序就是啓動載入器(boot loader)
2、BOOT Loader
linux的boot loader(上文提到的小程序) 常見的有兩種:lilo grub
由於lilo存在着一個1024柱面的限制,而且更改了磁盤上的啓動信息文件後須要從新啓動系統才能同步446字節的內容,由於lilo的缺陷,已經被grub所取代.如今的絕大多數類linux系統都採用grub作boot loader;
grub則沒有了lilo各類限制,並且方便到能修改系統文件的啓動內容就能夠馬上與446內容同步.
那麼咱們就看看grub的內容 它存在於 /boot/grub中
GRUB有幾個重要的文件，STAGE一、STAGE1.五、STAGE2
STAGE1：它只有512字節，一般放在MBR中，它的做用很簡單，就是在系統啓動時用於裝載STAGE2並將控制權交給它。
STAGE2：GRUB的核心，全部的功能都是由它實現。
STAGE1.5：介於STAGE1和STAGE2之間，是它們的橋樑，由於STAGE2較大，一般都是放在一個文件系統當中的，可是STAGE1並不能識別文件系統格式，
因此才須要STAGE1.5來引導位於某個文件系統當中的STAGE2。根據文件系統格式的不一樣，STAGE1.5也須要相應的文件，如：e2fs_stage1_5，fat_stage1_5，分別用於識別ext和fat的文件系統格式。它存放於1-63的柱面之間.
引導順序以下：STAGE1->;STAGE1.5->;STAGE2，
主要的配置文件時 grub.conf
裏面選項含義:
title:一個操做系統引動的標頭,可使多個
root :指明所需文件存在於哪一個磁盤哪一個分區上 (hd0,0)表示第一個硬盤,第一個分區,可參考/boot/grub/device.map
kernel:內核文件的名字,而且會有一些加載內核時的參數 or表明以只讀方式加載
initrd:包含一些附加的驅動程序

3、內核啓動
內核啓動後會向bios查詢電腦的全部硬件信息,而後本身接手下來管理這些設備,以便提供給linux使用
內核會試着驅動這些設備,這些設備的驅動一部分包含在內核中,叫作靜態驅動,一部分以模塊的方式(動態)存放文件系統中,由
於此時還未掛載任何文件系統,所以還不能使用文件系統中的模塊,這裏只能驅動在內核中存在的硬件驅動程序的對應設備.想驅動內核中未包含的硬件驅動就須要加載文件系統.
內核會嘗試掛載根文件系統,根文件系統至少包含 /etc /bin /sbin /lib /dev 這5大目錄
他們5個缺一不可.都會致使系統沒法啓動
根文件系統掛載是以只讀方式掛載的,由於這時linux還在啓動階段,並不穩定,避免破壞系統資料
4、啓動INIT服務
順利的掛載了根文件系統後,就會啓動init服務
內核會按 /sbin/init /etc/init /bin/init 順序尋找init程序,
若是找不到則內核報錯 這裏存在一個參數 init=/bin/sh 若是啓動時指定了則最後執行/bin/sh
而不會產生內核報錯.也被稱爲快速啓動,由於它忽略了不少啓動初始化工做.
啓動init的目的就是爲了初始化系統環境,啓動了init就證實了內核已經順利啓動,接下來就由init服務來創建linux使用環境
init作了什麼?它會讀取 /etc/inittab 文件,根據這個文件的信息來進行初始化工做.
會執行三個腳本 /etc/rc.d/rc.sysinit /etc/rc.d/rc /etc/rc.d/rc.local
rc.sysinit 主要的功能用來創建系統的基本環境
啓動udev selinux子系統
udev負責產生 /dev中的文件,selinux負責加強系統的安全性
設定核心參數 sysctl -p 加載 /etc/sysctl.conf
設定系統時間 將硬件時間設定爲系統時間
加載鍵盤和交換分區 swapon -a -e
設置主機名,掛載文件系統,並將根從新掛載爲可讀寫的.
加載動態驅動模塊
USB設備與RAID & LVM
卸載 /initrd/ 目錄

rc 腳本設置啓動級別 linux中有許多不一樣的啓動級別,不一樣的啓動級別會制定不一樣的服務
根據指定rc的參數會對應執行 /etc/rc.d/rc[0-6].d/ 中的鏈接腳本文件 以S開頭的則啓動
rc.local 前兩個腳本都是系統相當重要的腳本,若是咱們想在啓動過程當中放置一些其餘程序
應該使用rc.local腳本中 由於S99local存在於rc[2-5].d中
三個RC腳本執行完畢後,就會創建虛擬主控制檯 執行 /bin/login 就提供了用戶登錄界面了
若是是圖形 L5級別的話,會啓動X window登陸界面
全部的啓動就都已經完畢
用戶環境初始化
輸入用戶名和密碼系統驗證,而後會執行
/etc/profile
/etc/profile.d/*.sh $HOME/.bash_profile
/etc/bashrc
$HOME/.bashrc

啓動級別
0 關機
1 單用戶
2 多用戶模式但帶網絡但不能遠程登陸
3 不受限多用戶模式 TUI
4 保留
5 圖形模式
6 從新啓動
查看啓動級別
*# runlevel**
N 3
N是上次的級別,3是當前級別 也就是說機器開機就是3級別
切換級別
init 5

掛載文件系統
/etc/fstab
第一項 是要mount的存儲裝置的實體位置或者用卷標
第二項 要掛到哪一個目錄位置
第三項 指定要掛載的系統格式
第四項 mount時要設定的狀態，只讀或defauls
第五項 提供DUMP功能，在系統DUMP時須要BACKUP的標誌位，其內定位置是 0
第六項 設定開機時文件系統是否要check
除了root的文件系統其必要的check爲1 其餘視須要而定 默認是0
LABEL=/boot /boot ext3 defaults 1 2

用戶登陸

開機啓動程序加載完畢之後，就要讓用戶登陸了。

通常來講，用戶的登陸方式有三種：

（1）命令行登陸
（2）ssh登陸
（3）圖形界面登陸

這三種狀況，都有本身的方式對用戶進行認證。

（1）命令行登陸：init進程調用getty程序（意爲get teletype），讓用戶輸入用戶名和密碼。輸入完成後，再調用login程序，覈對密碼（Debian還會再多運行一個身份覈對程序/etc/pam.d/login）。若是密碼正確，就從文件 /etc/passwd 讀取該用戶指定的shell，而後啓動這個shell。

（2）ssh登陸：這時系統調用sshd程序（Debian還會再運行/etc/pam.d/ssh ），取代getty和login，而後啓動shell。

（3）圖形界面登陸：init進程調用顯示管理器，Gnome圖形界面對應的顯示管理器爲gdm（GNOME Display Manager），而後用戶輸入用戶名和密碼。若是密碼正確，就讀取/etc/gdm3/Xsession，啓動用戶的會話。

進入login shell

所謂shell，簡單說就是命令行界面，讓用戶能夠直接與操做系統對話。用戶登陸時打開的shell，就叫作login shell。

Debian默認的shell是Bash，它會讀入一系列的配置文件。上一步的三種狀況，在這一步的處理，也存在差別。

（1）命令行登陸：首先讀入 /etc/profile，這是對全部用戶都有效的配置；而後依次尋找下面三個文件，這是針對當前用戶的配置。

　　~/.bash_profile
　　~/.bash_login
　　~/.profile　　

須要注意的是，這三個文件只要有一個存在，就再也不讀入後面的文件了。好比，要是 ~/.bash_profile 存在，就不會再讀入後面兩個文件了。

（2）ssh登陸：與第一種狀況徹底相同。

（3）圖形界面登陸：只加載 /etc/profile 和 ~/.profile。也就是說，~/.bash_profile 無論有沒有，都不會運行。

打開non-login shell

老實說，上一步完成之後，Linux的啓動過程就算結束了，用戶已經能夠看到命令行提示符或者圖形界面了。可是，爲了內容的完整，必須再介紹一下這一步。

用戶進入操做系統之後，經常會再手動開啓一個shell。這個shell就叫作 non-login shell，意思是它不一樣於登陸時出現的那個shell，不讀取/etc/profile和.profile等配置文件。

non-login shell的重要性，不只在於它是用戶最常接觸的那個shell，還在於它會讀入用戶本身的bash配置文件 ~/.bashrc。大多數時候，咱們對於bash的定製，都是寫在這個文件裏面的。

你也許會問，要是不進入 non-login shell，豈不是.bashrc就不會運行了，所以bash 也就不能完成定製了？事實上，Debian已經考慮到這個問題了，請打開文件 ~/.profile，能夠看到下面的代碼：

　　if [ -n "$BASH_VERSION" ]; then　　　　
　　 if [ -f "$HOME/.bashrc" ]; then　　　　　　
　　 . "$HOME/.bashrc"　　　　
　　 fi　　
　　fi　　

上面代碼先判斷變量 $BASH_VERSION 是否有值，而後判斷主目錄下是否存在 .bashrc 文件，若是存在就運行該文件。第三行開頭的那個點，是source命令的簡寫形式，表示運行某個文件，寫成"source ~/.bashrc"也是能夠的。

所以，只要運行～/.profile文件，～/.bashrc文件就會連帶運行。可是上一節的第一種狀況提到過，若是存在～/.bash_profile文件，那麼有可能不會運行～/.profile文件。解決這個問題很簡單，把下面代碼寫入.bash_profile就好了。

　　if [ -f ~/.profile ]; then　　　　
　　 . ~/.profile
　　fi　
　
這樣一來，不論是哪一種狀況，.bashrc都會執行，用戶的設置能夠放心地都寫入這個文件了。

Bash的設置之因此如此繁瑣，是因爲歷史緣由形成的。早期的時候，計算機運行速度很慢，載入配置文件須要很長時間，Bash的做者只好把配置文件分紅了幾個部分，階段性載入。系統的通用設置放在 /etc/profile，用戶我的的、須要被全部子進程繼承的設置放在.profile，不須要被繼承的設置放在.bashrc。

順便提一下，除了Linux之外， Mac OS X 使用的shell也是Bash。可是，它只加載.bash_profile，而後在.bash_profile裏面調用.bashrc。並且，不論是ssh登陸，仍是在圖形界面裏啓動shell窗口，都是如此。