Linux 的開機啓動流程分析

幾個名詞

1. CMOS

CMOS的主要功能爲記錄主板上面的重要參數， 包括系統時間、CPU 電壓與頻率、各項設備的 I/O 地址與 IRQ 等，因爲這些數據的記錄要花費電力，所以主板上面纔有電池。 BIOS 爲寫入到主板上某一塊 flash 或EEPROM 的程序，他能夠在開機的時候執行，以加載 CMOS 當中的參數， 並嘗試調用儲存裝置中的開機程序，進一步進入操做系統當中。BIOS 程序也能夠修改 CMOS中的數據，每種主板調用BIOS設定程序的按鍵都不一樣，通常桌面計算機常見的是使用[del]按鍵進入 BIOS 設定畫面。

2. BIOS類型：Legacy/UEFI

是系統引導的兩種方式，開機檢測程序，讀取在MBR或者GPT中的bootloader程序（grub）

• 加載CMOS信息
• 開機檢測（POST）：硬件初始化
• 讀取開機管理程序（bootloader）

3. MBR/GPT > MBR/GPT 是兩種分區格式

• MBR

早期的 Linux 系統爲了兼容於 Windows 的磁盤，所以使用的是支持 Windows 的 MBR(Master Boot Record, 主要開機紀錄區) 的方式來處理開機管理程序與分區表！而開機管理程序紀錄區與分區表則 統統放在磁盤的第一個扇區，這個扇區一般是 512bytes 的大小 (舊的磁盤扇區都是 512bytes 喔！)， 因此說，第一個扇區 512bytes 會有這兩個數據：

1. 主要啓動記錄區(Master Boot Record, MBR)：能夠安裝開機管理程序的地方，有 446 bytes
2. 分區表(partition table)：記錄整顆硬盤分區的狀態，有 64 bytes 因爲分區表所在區塊僅有 64 bytes 容量，所以最多僅能有四組記錄區，每組記錄區記錄了該區段的啓 始與結束的磁柱號碼。

• 主分區不能超過四個，引入擴展分區和邏輯分區的概念;
• 不能加載超過兩T的磁盤[MBR 不超過2T限制](https://blog.csdn.net/hyy5801965/article/details/51136395 "MBR 不超過2T限制") ；
• 以磁柱爲單位進行分區

• GPT

1. 扇區大小爲4K
2. 沒有了主分區大小不超過4個的限制
3. 對扇區直接進行分區操做

啓動過程

1. BIOS

• 加載CMOS內設定值去的主機的各項硬件配置
• 開機自我測試（POST）：硬件檢測並初始化，指定開機裝置
• BootLoader程序啓動：在磁盤中的第一個扇區即在MBR，識別操做系統的文件格式並加載內核到主存儲器中執行（BootLoader的功能以下）
• BootLoader的功能（內核加載，硬件檢測，驅動加載）

• 提供選單：用戶能夠選擇不一樣的開機項目，這也是多重引導的重要功能！
• 載入核心文件：直接指向可開機的程序區段來開始操做系統；
• 轉交其餘 loader：將開機管理功能轉交給其餘 loader 負責

2. systemd 程序

• /etc/systemd/system/ 包括下面5項，和以前的SystemV兼容