Linux操作系統引導的過程
1. 前言
在本文中我們將回顧Linux操作系統中的引導過程。操作系統如何通過不同的啟動狀態階段。本文是為那些剛剛接觸Linux的讀者編寫的。了解Linux如何啟動對于在系統出現故障時有效地進行故障排除非常重要。當系統打開，幾分鐘后，我們得到一個登錄提示。我們有沒有試著找出啟動序列的所有階段都發生了什么，以及系統啟動過程中幕后發生了什么。
2. 啟動電源
- BIOS基本輸入輸出系統是一個預置在主板芯片組中的軟件程序。
- BIOS加載并掃描諸如硬盤、CD-ROM、RAM等設備。
- BIOS搜索主硬盤驅動器的MBR(主引導記錄:第一扇區)，掃描第一階段加載程序(在我們的示例中，啟動加載程序是(GRUB LILO)，并將職責移交給MBR。
- Boot PROM/FLASH/BIOS能夠熟練地將MBR加載到RAM中并執行它。
3. MBR (Master Boot Record)
- 512 bytes of space –> MBR
MBR包含了大多數操作系統的加載器信息。比如UNIX, Linux和WINDOWS。
MBR存儲加載程序第階段的二進制信息。
MBR包括第一個磁盤驅動器的物理扇區(通常是512bytes)，它不是任何分區的一部分。
放置在主磁盤驅動器上，磁道第一柱面的主扇區為0，磁頭為0(這整個路徑通常是為引導程序預訂的)
MBR包括一個小型可執行程序和一個指定主分區的表。
- BootCode(GRUB)446bytespartition1:16bytespartition2:16bytespartition3:16bytespartition4:16bytesmagicNumber:2bytes
- MBR還記錄哪個主分區是活動的。
- BIOS向第一階段引導加載程序提交權限，第一階段啟動加載程序并隨后掃描分區表，并在配置為可引導的分區上找到第二階段啟動加載程序。
4. Linux操作系統引導器Boot Loader
- 引導加載程序從第一階段加載程序中定義，并將自身加載到RAM中。所有這些都是在幾毫秒內發生的。
- 默認的第二階段引導加載程序是GRUB (Grand Unified boot loader)或LILO (Linux加載程序)
- 一旦GRUB加載到RAM中，它就會搜索內核的位置。
- GRUB將仔細檢查映射文件，以找到位于(/boot)下的內核映像并加載它。
- GRUB從/boot分區加載內核(vmlinux -version)
Linux操作系統引導器Boot Loader
5. Linux操作系統引導器之grub
GRUB為initrd - >組織RAMDISK (RAMDISK是從RAM中保留的空間)。此外，它還將initrd驅動到RAM中，以使內核準備好將自己加載到內存和依賴的模塊中，這樣它就可以將系統留給“init”進程
Linux操作系統引導器之grub
在Linux中，大多數驅動程序都是預先構建為模塊的，這些模塊是初始ram驅動器(initrd.img)，它可以保存附加模塊的所有信息。因此，當內核引導時，它創建ramdrive并加載initrd.img及其相關模塊。
GRUB讀取/boot/grub/grub.conf 為用戶選擇操作系統提供了一個干凈的接口。
一旦內核加載了它所依賴的模塊，它就會移交給“init”進程。內核映像有一個小的、未打包的程序，它解壓縮內核并運行它。
6. Linux操作系統引導過程之LILO
為了在硬盤上定位操作系統，LILO需要指示MBR。對/etc/lilo.conf進行的任何修改，它必須在MBR中更新，但是在GRUB的情況下不需要更新，它直接從文件/boot/grub/grub.conf中讀取。
在/etc/lilo.conf進行更改之后，我們必須手動更新MBR
Linux操作系統引導過程之LILO
- /sbin/lilo-v
7. Linux操作系統引導過程之第二階段
GRUB第二階段加載程序駐留在MBR和/boot分區中。一旦GRUB加載到內存中，它就變成了第二階段加載器。
8. Linux操作系統引導過程之第三階段
不應該刪除/initrd目錄，它是內核快速訪問啟動系統模塊所需的模塊(包括設備驅動程序)的臨時占位符。
9. Linux內核初始化的關鍵點包括：
- 初始化CPU組件，如MMU
- 初始化調度器(PID 0)
- 以rw模式掛載根文件系統
- 派生init進程(PID 1)
本質上，內核初始化做了兩件事：
- 啟動共享資源管理器(RAM、處理器和大容量存儲)的核心系統。
- 啟動單個進程/sbin/init
Init進程(sbin/init)是第一個進程，它加載所有不同的守護進程，并掛載/etc/fstab下列出的所有分區。
10. 關于/etc/fstab
- /sbin/init讀取/etc/inittab文件
- 設置默認運行級別(telinit命令允許管理員告訴init進程更改其當前運行級別)
- 調用/etc/rc.d/rc.sysinit和/etc/rc.d/rc x(其中“x”是一個運行級)
- 在/etc/rc.d/rc5.d目錄文件以字母K表示殺進程的腳本。文件以字母S開頭代表啟動腳本。
- 啟動tty流程和xdm (X display manager)
- 啟動用戶登錄屏幕
