linux操作系统启动流程

前言

一个正常的Linux系统通常俩说开关机的机会不多，但是如果能够清楚了解linux系统开机的流程，对于系统维护来说是有益无害的，与此同时也能加深对Linux系统的了解。

下图为Centos 6 Linux系统启动的大体流程，可以概括为：POST加电-->BIOS-->GRUB-->kernel-->init 五个阶段。

Linux系统启动流程

POST加电自检

Linux系统在接通电源后，首先系统会启动POST程序来对内部的各个配件进行自检，若自检过程中发现错误，则有可能出现下述两种情况：若出现的错误为严重错误，则系统会停机，无法开启；若出现的错误为非严重错误，则系统会发出报警提示或声音报警，用户可根据相关提示判断错误的类型。

BIOS

加电自检完后，系统启动进入了BIOS阶段。在此阶段系统会启动Boot Sequence来查找各引导设备，当查找到第一个有引导程序的设备时，该设备即为本次启动要用到的设备。随后BIOS会读取该引导设备中的MBR来进行系统启动的下一阶段。MBR表通常为硬盘的第一个扇区，大小为512字节，其中前446个字节为bootloader，其后紧跟的64个字节为分区表，剩下两个字节为结束标识。

GRUB

在BIOS读取了MBR后，系统就来到了GRUB启动引导阶段。其实Linux还有一个启动工具叫LILO，但是其全面性和灵活性都不及grub，还容易因为配置的失误导致MBR错误。GRUB引导阶段大致分为三个阶段：
1、1st stage：启动Boot loader来加载2nd stage的内容至内存中。
2、1.5 stage：位于MBR的分区表中，能够识别出2nd stage所在的分区上的文件系统。
3、2nd stage ：读取配置文件/etc/grub/grub.conf，该文件为grub启动提供了菜单及加载的kernel位置，当kernel被成功加载到内存中的时候，系统进入到kernel启动阶段。

kernel

当系统启动来到了kernel阶段，kernel为Linux系统的核心程序。进入kernel阶段后，系统会先探测可识别的所有硬件设备，随后kernel会加载硬件驱动程序，并在内存中生成一个临时的只读的rootfs系统。这个临时的rootfs系统通常是由initrd文件生成的，该文件在grub的2nd stage就被拷贝进内存，该文件包含了必要的驱动模块，在挂载了真正的rootfs后，initrd才会从内存中被移除掉。在运行了临时的rootfs系统后，系统将开始运行第一个程序/sbin/init。
在Centos 6中系统的初始化程序是/sbin/init，但是到了Centos 7 则该用了systemd作为系统的初始化程序。

init初始化

到了这个阶段，系统开始进行完成启动前的初始化操作，其实际上是根据/etc/inittab的设定进行脚本执行。第一个执行的脚本为/etc/rc.d/rc.sysinit，这是系统的初始化脚本，其完成的操作有下述几点：
1)设置主机名；
2)设置欢迎信息；
3)激活udev和selinux；
4)挂载/etc/fstab文件中定义的所有文件系统；
5)检测根文件系统，并以读写方式重新挂载根文件系统；
6)设置系统时钟；
7)根据/etc/sysctl.conf文件来设置内核参数；
8)激活lvm及软raid设备；
9)激活swap设备；
10)加载额外设备的驱动程序；
11)清理过期的锁和进程文件；

执行完成后，根据配置/etc/inittab文件中定义启动级别执行对应级别目录下的脚本，最后执行/etc/rc.d/rc.local脚本文件完成系统启动。

Runlevel

runlevel运行级别，不同的运行级别对应的运行的服务不一样，init程序会根据相应的级别去执行相应目录下的脚本，Linux的启动级别分为：

级别	说明	对应目录
0	关机模式	/etc/rc.d/rc0.d/
1	单用户模式	/etc/rc.d/rc1.d/
2	多用户模式（不加载网络驱动）	/etc/rc.d/rc2.d/
3	多用户模式（常规模式）	/etc/rc.d/rc3.d/
4	保留	/etc/rc.d/rc4.d/
5	图形化模式	/etc/rc.d/rc5.d/
6	重启	/etc/rc.d/rc6.d/

上述各级别对应的目录下包含着各种以K和S开头的脚本文件，K开头的表示系统启动后需要关闭的服务，S开头表系统启动后需要开启的服务。