Linux系統啓動流程

CentOS6系統啓動流程

  操做系統（OS）也是一個程序，若是在硬件通電後讓這個特殊的程序運行起來，以及這個特殊的程序在啓動過程當中作了什麼，以下圖：

  從圖中可知，系統啓動（不單單是Linux系統）大體可分爲幾個主要過程：硬件初始化-->找到並加載操做系統的內核-->內核初始化-->操做系統運行環境初始化-->登陸初始化-->登陸成功後的用戶初始化（包含圖形界面初始化或shell的初始化）-->最終用戶成功進入
操做系統並開始使用操做系統。

下面以CentOS6系統進入命令行爲例簡單描述一下上面的幾個主要過程。

1.按下電源通電。主板通電後，CPU開始工做，它執行固定地址處的一段很是小的硬編碼程序：BIOS，因而BIOS掌握了CPU控制權。

2.BIOS程序會進行硬件的上電自檢（Power-On Self-Test,POST）以確認有哪些硬件以及這些硬件是否故障。對於咱們要探索的操做系統啓動流程來講，最重要的是會根據檢測到磁盤順序（除了磁盤，也能夠是其它硬件設備，好比U盤、光盤、網卡等），按順序找到這些磁盤上正確的MBR，因而MBR開始掌握CPU控制權。

3.MBR是引導系統內核啓動的第一段代碼，它的位置固定處於磁盤的第一個扇區位置處（若是不固定，就不知道怎麼找到MBR）。引導內核啓動的代碼段稱爲Boot Loader，除MBR外，還須要經過其它引導系統的代碼段來一步步引導啓動內核，因此要引導一個內核的啓動，須要跳轉並執行多段BootLoader。根據使用的啓動管理工具（如LILIO、GRUB、GRUB2等）不一樣，這一段段的引導代碼段稱呼和存放位置都不同，但第一個引導內核啓動的代碼段必定稱爲MBR，也必定處於磁盤的第一個扇區位置，因此MBR才稱爲主引導記錄（Master Boot Record）。

4.當找到內核映像後，將內核映像裝載到內存中並解壓（若是被壓縮的話），內核開始掌握CPU控制權並運行起來，期間內核會作不少工做，包括內核的初始化、掛載真正的根目錄並從臨時根目錄切換到真正的根目錄、啓動一些重要的進程，例如idle、進程調度器、init進程等。而後開始執行用戶空間的第一個進程：init進程，因而init進程掌握了CPU的控制權，也今後開始進入用戶空間。

5.init進程開始運行後就表示操做系統真正已經啓動成功了，但它仍然須要作系統級別的初始化，好比設置主機名、設置硬件參數、加載硬件驅動、掛載/etc/fstab中的一些文件系統等等。系統級別的運行環境一切初始化完成後，因而提供用戶登陸的界面，即init啓動getty類的進程。

6.getty類的進程啓動後，將打開一個終端，並提示用戶輸入用戶名，而後啓動一個login進程讓用戶輸入密碼並驗證密碼，密碼驗證經過後再審覈用戶是否有權登陸，若是容許登陸，將根據/etc/passwd中的配置啓動該用戶對應的shell進程，例如bash進程。

7.shell進程啓動後讀取該shell對應的配置文件，並按照登陸式、交互式的shell運行模式進行初始化，初始化完成後將進入登陸式、交互式的shell，也就是命令行下。

8.至此，用戶能夠經過shell命令行來使用操做系統。

CentOS7系統啓動流程

CentOS7的啓動與CentOS6啓動不一樣之處有兩大點：
1）內核引導階段，CentOS7默認使用grub2引導，而CentOS6默認使用傳統的grub引導。
2）系統環境初始化和後面的過程。內核初始化完成後，啓動PID=1的過程，而CentOS7中這個進程是systemd，它和CentOS6中的init進程的初始化方式大不相同。

systemd特性：
1）系統初始化時實現服務並行啓動；
2）按需啓動守護進程；
3）自動化的服務依賴關係管理；
4）同時採用socket式與D-Bus總線式激活服務；
5）系統狀態快照。

如下簡述CentOS7的啓動流程，詳細內容參考：man bootup幫助手冊。
1）UEFI或BIOS初始化，運行POST開機自檢；
2）選擇啓動設備；
3）引導內核，作部份內核初始化工做，加載initramfs；
4）啓動systemd進程，systemd進程此時工做在initramfs環境下；
5）systemd執行initrd.target全部單元，包括掛載/etc/fstab、從ramdisk的虛根文件系統切換到真正的根文件系統；
6）systemd執行默認target配置，其配置文件爲/etc/systemd/system/default.target；
7）systemd執行sysinit.target初始化系統及basic.target準備操做系統；
8）systemd啓動multi-user.target下的本機與服務器服務；
9）systemd執行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local；
10）systemd執行multi-user.target下的getty.target讓用戶登陸；
11）啓動shell進程並初始化，最終進入命令行；

  上面的過程當中最須要關注的即是大大提早了systemd的工做：在內核初始化階段就參與了剩下的工做。等到systemd完成了根文件系統的切換後，將正式進入操做系統的初始化過程，這時將進入步驟6），即根據默認target配置文件default.targe選擇默認的「運行級別」。