概述

Linux是一種自由和開放源代碼的類UNIX操作系統。該操作系統的內核由林納斯·託瓦茲在1991年10月5日首次發佈。在加上用戶空間的應用程序之後，成為Linux操作系統。Linux是自由軟件和開放源代碼軟件發展中最著名的例子。

下面簡單記錄一下Linux系統從開機到能使用的整個過程，以作備忘！

LINUX啟動流程

先通過一張圖來簡單瞭解下整個系統啟動的流程，整個過程基本可以分為POST-->BIOS-->MBR(GRUB)-->Kernel-->Init-->Runlevel。下面會詳細說明每個過程的作用。

BIOS

BIOS(Basic Input/Output System)，基本輸入輸出系統，該系統存儲於主板的ROM芯片上，計算機在開機時，會最先讀取該系統，然後會有一個加電自檢過程，這個過程其實就是檢查CPU和內存，計算機最基本的組成單元(控制器、運算器和存儲器)，還會檢查其他硬件，若沒有異常就開始加載BIOS程序到內存當中。詳細的BIOS功能，這邊就不說了，BIOS主要的一個功能就是存儲了磁盤的啟動順序，BIOS會按照啟動順序去查找第一個磁盤頭的MBR信息，並加載和執行MBR中的Bootloader程序，若第一個磁盤不存在MBR，則會繼續查找第二個磁盤(PS：啟動順序可以在BIOS的界面中進行設置)，一旦BootLoader程序被檢測並加載內存中，BIOS就將控制權交接給了BootLoader程序。

MBR

MBR(Master Boot Record)，主引導記錄，MBR存儲於磁盤的頭部，大小為512bytes，其中，446bytes用於存儲BootLoader程序，64bytes用於存儲分區表信息，最後2bytes用於MBR的有效性檢查。

GRUB

GRUB(Grand Unified Bootloader)，多系統啟動程序，其執行過程可分為三個步驟：

Stage1：這個其實就是MBR，它的主要工作就是查找並加載第二段Bootloader程序(stage2)，但系統在沒啟動時，MBR根本找不到文件系統，也就找不到stage2所存放的位置，因此，就有了stage1_5

Stage1_5：該步驟就是為了識別文件系統

Stage2：GRUB程序會根據/boot/grub/grub.conf文件查找Kernel的信息，然後開始加載Kernel程序，當Kernel程序被檢測並在加載到內存中，GRUB就將控制權交接給了Kernel程序。

PS：實際上這個步驟/boot還沒被掛載，GRUB直接識別grub所在磁盤的文件系統，所以實際上應該是/grub/grub.conf文件，該配置文件的信息如下：

grub.conf：

#boot=/dev/sda
default=0 #設定默認啟動的title的編號，從0開始
timeout=5 #等待用戶選擇的超時時間
splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz #GRUB的背景圖片
hiddenmenu #隱藏菜單
title CentOS (2.6.18-194.el5PAE) #內核標題 

root (hd0,0) #內核文件所在的設備
kernel /vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/ #內核文件路徑以及傳遞給內核的參數
initrd /initrd-2.6.18-194.el5PAE.img #ramdisk文件路徑

Kernel

Kernel，內核，Kernel是Linux系統最主要的程序，實際上，Kernel的文件很小，只保留了最基本的模塊，並以壓縮的文件形式存儲在硬盤中，當GRUB將Kernel讀進內存，內存開始解壓縮內核文件。講內核啟動，應該先講下initrd這個文件，

initrd(Initial RAM Disk)，它在stage2這個步驟就被拷貝到了內存中，這個文件是在安裝系統時產生的，是一個臨時的根文件系統(rootfs)。因為Kernel為了精簡，只保留了最基本的模塊，因此，Kernel上並沒有各種硬件的驅動程序，也就無法識rootfs所在的設備，故產生了initrd這個文件，該文件裝載了必要的驅動模塊，當Kernel啟動時，可以從initrd文件中裝載驅動模塊，直到掛載真正的rootfs，然後將initrd從內存中移除。

Kernel會以只讀方式掛載根文件系統，當根文件系統被掛載後，開始裝載第一個進程(用戶空間的進程)，執行/sbin/init，之後就將控制權交接給了init程序。

Init

init，初始化，顧名思義，該程序就是進行OS初始化操作，實際上是根據/etc/inittab(定義了系統默認運行級別)設定的動作進行腳本的執行，第一個被執行的腳本為/etc/rc.d/rc.sysinit，這個是真正的OS初始化腳本，簡單講下這個腳本的任務(可以去看看實際腳本，看看都做了什麼)：

1、激活udev和selinux；

2、根據/etc/sysctl.conf文件，來設定內核參數；

3、設定系統時鐘；

4、裝載硬盤映射；

5、啟用交換分區；

6、設置主機名；

7、根文件系統檢測，並以讀寫方式重新掛載根文件系統；

8、激活RAID和LVM設備；

9、啟用磁盤配額；

10、根據/etc/fstab，檢查並掛載其他文件系統；

11、清理過期的鎖和PID文件

執行完後，根據配置的啟動級別，執行對應目錄底下的腳本，最後執行/etc/rc.d/rc.local這個腳本，至此，系統啟動完成。

Runlevel

runlevel，運行級別，不同的級別會啟動的服務不一樣，init會根據定義的級別去執行相應目錄下的腳本，Linux的啟動級別分為以下幾種

0：關機模式

1：單一用戶模式(直接以管理員身份進入)

2：多用戶模式（無網絡）

3：多用戶模式（命令行）

4：保留

5：多用戶模式（圖形界面）

6：重啟

在不同的運行級別下，/etc/rc.d/rc這個腳本會分別執行不同目錄下的腳本

• Run level 0 – /etc/rc.d/rc0.d/
• Run level 1 – /etc/rc.d/rc1.d/
• Run level 2 – /etc/rc.d/rc2.d/
• Run level 3 – /etc/rc.d/rc3.d/
• Run level 4 – /etc/rc.d/rc4.d/
• Run level 5 – /etc/rc.d/rc5.d/
• Run level 6 – /etc/rc.d/rc6.d/

這些目錄下的腳本只有K*和S*開頭的文件，K開頭的文件為開機需要執行關閉的服務，S開頭的文件為開機需要執行開啟的服務。

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