知识点36 Linux的启动过程

1、Linux的启动过程系统的引导和初始化是操作系统实现控制的第一步，对于Linux系统的启动和初始化过程的理解就显得非常重要。Linux系统的启动与初始化过程主要包括了以下4个阶段：（1） 计算机本身BIOS程序开机自检（2） Linux引导程序运行（3） Linux内核部分解压缩装载运行（4） Linux初始化进程init运行启动计算机并使其操作系统被加载的过程称为引导。当按下主机开关POWER键时，主机开始加电，系统开始被启动，处理器将在相应的位置执行代码。在PC上，这个位置处于基本输入输出系统中，也就是BIOS，它是被固化到主板闪存ROM中的已知程序。BIOS程序首先进行POST（powe

2、r on self test）自检, 检测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作，例如内存、显卡及CPU类型和频率等。随后BIOS还将检测系统中安装的一些标准硬件设备，包括硬盘、CD-ROM、串口、并口、及插即用设备等，并显示这些设备的相关信息。如果系统BIOS在进行POST的过程中发现了一些致命错误，系统BIOS就会直接控制喇叭发声来报告错误。在正常情况下，POST过程进行得非常快，几乎无法感觉到它的存在。基本测试通过之后，随后系统BIOS的启动代码将根据用户指定的启动顺序搜索引导分区上的引导程序。BIOS将读取并执行引导扇区中的主引导记录，而主引导记录将负责读取并执行一小段叫bootst

3、rap loader的程序。随后，BIOS程序将计算机的引导权完全交给了bootstrap loader程序执行随后的引导操作系统任务。通常主引导扇区位于磁盘的0柱面0磁头第1个扇区。主引导扇区共512字节的内容，由446字节的主引导记录（MBR）和64字节的磁盘分区表（DPT）（如图5-1所示），外加2个字节的标志位共同组成。上面提到的bootstrap loader程序程序就被放置在主引导记录中，Linux系统中的bootstrap loader被称为grub或者lilo。DPTTTMBR主引导扇区512M主引导分区图5-1 MBR和DPT第二阶段bootstrap loader的引导程序

4、grub（或lilo）接管了启动操作系统的任务，它负责从磁盘中读入真正的操作系统内核程序并执行随后的启动。引导程序主要提供以下功能：提供选项。用户可以选择不同的开机项目，这是多重引导的重要功能。载入内核文件。直接指向可开机的程序区段来开始操作系统。转交其他loader，将开机管理功能转交给其他loader负责。grub程序一般位于/boot/grub目录中，如图5-2所示是一个标准的grub程序：图5-2 grub程序文件前几行带有#是注释部分，真正启作用的是下面7行部分：（1） default=0定义了系统默认启动的操作系统；（2） timeout=0定义了默认超时时间，也就是过10秒用户不

5、选择，则自动启动默认系统；（3） splashimage一行则定义了启动时的背景图片；（4） title 一行定义了启动菜单及相关的根目录位置、内核文件及初始化的文件镜像；（5） root一行定义了操作系统内核和引导文件所在的磁盘分区。(hd0,0)表示第一块硬盘的第一个分区，(hd0,2)表示第一块硬盘的第3个分区，依次类推；（6） kernel一行定义了系统内核及boot命令用到的参数；（7） initrd一行定义了系统引导程序。Linux系统中，由grub程序引导而开始读入内核文件后，接下来进入到了第三阶段的启动，引导程序将内核解压缩到主存储器当中，并且利用内核的功能，开始测试与驱动各个

6、周边设备，包括存储设备、CPU、网卡、声卡等等。此时Linux内核将会以自己的功能重新检测一次硬件，而不一定会使用BIOS检测到的硬件信息。内核文件一般会被放置到/boot里面，并且取名为/boot/vmlinuz。 Linux内核通过动态加载内核模块来提供加载驱动程序的功能。这些模块放在/lib/modules/目录内。由于模块放到磁盘根目录内，因此在开机过程中内核必须要挂载根目录。而且为了担心影响到磁盘内的文件系统，开机过程中根目录是以只读的方式来挂载的。Linux系统启动进入了第4阶段，开始执行第一个系统守护进程init。init进程是系统中所有进程的父进程，init进程繁衍出通常操作所

7、需的子进程，这些操作包括：设置计算机名、检查和安装磁盘文件系统、启动系统日志、配置网络接口并启动网络和邮件服务，启动打印服务等。Linux中init进程的主要任务是按照inittab文件所提供的信息创建进程，由于进行系统初始化的那些进程都由init创建，所以init进程也称为系统初始化进程。当系统内核加载到内存后，执行一系列初始化工作，随后执行系统的第一个进程init，其进程号（PID）为1，是系统所有进程的父进程、即系统其他进程都必须由init派生而来、接下来由进程继续启动：读取系统配置文件/etc/inittab中的信息：inittab中的信息内容大致如图5-3所示：图5-3 inittab中的信息内容其中最后一行中的id:5指示了系统默认启动的运行级别。Linux提供了7种运行级别： 运行级别功能说明0系统停机