Linux 系统启动流程

下面按照系统的启动顺序来进行逐一的讲解。

一、POST

当我们按下开机的电源后，主板上的芯片组会首先向CPU发出一个reset指令，之后待芯片组检测到电源供电稳定后便撤去reset指令，CPU就 会跳转到BIOS中的启动代码位置; BIOS首先要检测关键设备（如内显、显卡等）是否正常，这个过程就称为POST（加电后自检）。

POST完成后BIOS会调用其它代码来进行完整的硬件检测。

二、(BIOS) boot sequence

引导次序：按次序找引导设备，第一个有引导程序的设备，即为启动PC Server所用到的设备。

三、MBR(Bootloader)

MBR（Mater Boot Record），即主引导记录。其位置在第一个扇区的前512字节。Bootloader是安装于MBR当中的引导 管理程序，早期比较常见的Bootloader程序为LILO，但因为其不支持1023柱面以后的分区，所以现在比较常用的为GRUB。

GRUB（Grand Unified Bootloader）是由GNU下的FSF组织所推行的；CentOS 5和CentOS 6上使用的版本为Grub 0.97，而CentOS 7上使用的版本为Grub2 1.96。

下面以CentOS 6为例来了解一下GRUB：

我们先来看一下系统的上GRUB目录中的内容，如下图所示：

从上图中可以看到stage1、*_stage1_5和stage2这三类文件，它们分别表示GRUB引导时的三个阶段。

1）stage 1

stage 1文件其实是MBR中Bootloader的备份文件，虽然stage 1也是512B但只有前446B与MBR相同，后64B完成不一样。

2）stage1_5

grub目录中存在许多以stage1_5结尾的文件，这些文件都是stage1_5阶段功能的文件，里面存放着文件系统的格式，其作用是连接stage1和stage2的一个通道。

stage1_5文件的内容保存在MBR后面的32K中；其实stage1.5文件会在安装GRUB时安装到MBR后的32K中，系统启动时会直接读取MBR后面的内容，即使这些文件不存在也不会影响GRUB的正常工作。

3）stage 2

在此阶段会读取grub.conf配置文件中设置信息来完成系统的引导，并且可以实现引导功能的扩展。

GRUB的功能如下：

1）提供菜单，并提供交互式接口

e：进入编辑模式；

a：直接修改内核参数；

c：进入命令行模式。

2）选择要启动的内核或系统

允许传递引导参数给内核；

选择界面可隐藏。

3）为编辑功能提供机制

可以为指定的内核得添加密码。

grub.conf文件内容：

default=：选择第几个title配置的内核或系统，各title从0开始编号；

timeout=#：菜单显示的超时时长；

splashp_w_picpath=/path/to/some-p_w_picpath_file：指定菜单背景图片，此图片只能为14bits色，xpm格式，gzip压缩；

hiddenmenu：隐藏菜单；

tiltle TITLE SIRING：显示于菜单中的标题；

root：指定引导分区；

kernel：指明kernel的位置；

initrd：指明initramfs的位置。

四、kernel+ramdisk (initramfs)

在GRUB的选择界面里按e，进入编辑模式，可以看到kernel和ramdisk，如下图所示：

kernel是操作系统的内核程序，所有的软硬件都是通过kernel来沟通的。在上图中的vmlinuz文件就是开机时所用的kernel。

initrd（initial ramdisk），是激活系统所必须加载的文件系统。

当kernel被载入到内存后，需要加载相应驱动程来识别文件系统，这时initrd就充当了临时的系统被挂载到rootfs上，其作用就是协助kernel来加载驱动程序。

五、/sbin/init（/etc/init/*.conf)设定默认运行级别

/sbin/init会使用/etc/init/目录中的.conf配置文件来对系统进行配置，之后调用/etc/rc.d/rc.sysinit文件对系统进行初始化。

在进行系统配置的过程时，init会检测系统默认的runlevel（运行级别），并根据runlevel的信息来做相应的配置，在说明启动服务时会集中讲解runlevel，这里就只是先介绍一下CentOS的7个运行级别：

0：关机；

1：单用户，s,S,single；

2：多用户，不支持NFS功能；

3：完全多用户，文本接口；

4：未使用，预留级别；

5：完全多用户，图形接口；

6：重启。

六、使用/etc/rc.d/rc.sysinit初始化系统

1、设定主机名：读取/etc/sysconfig/network文件中的HOSTNAME参数，并以之设定主机名；

2、打印文本欢迎信息；

3、激活SElinux和udev;

4、挂载/etc/fstab文件中定义的其它文件系统；

5、激活swap;

6、检测根文件系统，并以读写方式重新挂载；

7、设置系统时钟；

8、根据/etc/sysctl.conf设置内核参数；

9、激活LVM和RAID；

10、加载额外设备的驱动程序；

11、清理工作。

七、启动或关闭指定服务

启动指定的级别默认为启动的服务，停止指定的级别下默认为关闭的服务。

/etc/rc.d/目录中rc0.d-rc6.d这7个目录中分别存放了不同运行级别启动或关闭时所要执行的脚本。

以rc3.d为例，在上面列出的所有脚本文件都是链接文件，其中：S##表示启动的服务，K##表示要停止的服务，##的范围是从0到99，数字越小，优先级越高。

根据系统默认的运行级别来调用各级别对应的脚本，默认运行级别在配置文件/etc/inittab中设置。

也可以手动修改脚本的默认运行级别。

使用chkconfig命令来调整服务脚本在各运行级别下默认的启动与关闭。

如果期望自定义的脚本使用chkconfig来控制，需要按照以下步骤操作：

1、在脚本中添加以下语句：

#chkconfig: – 85 15

-：当此脚本由chkconfig控制时，默认哪些级别是开启的，“-”表示全部级别；

85：启动优先级；

15：关闭优先级；

2、将脚本复制到/etc/init.d/目录中；

3、加入脚本到运行级别列表：

chkconfig –add 脚本名

从运行级别列表中删除脚本：chkconfig –del 脚本名

/etc/rc.d/rc.local(/etc/rc.local)：是一个脚本，通常为系统启动完成的最后运行的一个脚本。

八、显示终端登录界面