Linux系统启动过程剖析

想要更好的了解Linux系统的运行原理，了解系统启动的流程是非常有必要的。

通常，我们按过开机电源之后，会听到机箱内发出“滴”的一声，接着屏幕上开始打印出一些字符，然后开始显示出图形界面，最后屏幕上会显示需要输入用户名和密码的登陆界面。其实不管是Linux还是Windows，从用户感官的体验来说，启动顺序都是大同小异的。下面我会详细描述一下Linux系统的启动流程。

相关概念

GRUB

GNU GRUB（GRand Unified Bootloader简称“GRUB”）是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。GRUB是多启动规范的实现，它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。

runlevel

Linux中默认又7个运行级别，从0到6每个运行级别的含义如下

• 运行级别0：关机
• 运行级别1：单用户模式，如系统出现问题，可使用这种模式进入系统进行维护（如忘记root密码）
• 运行级别2：多用户模式，但是没有网络连接。
• 运行级别3：完全多用户模式。默认运行级别
• 运行级别4：保留未使用。
• 运行级别5：窗口模式，支持多用户，支持网络。
• 运行级别6：重启。

任何时候Linux只能在一张runlevel下运行。

健康检查

当我们按过开机按钮之后，计算机会加载BIOS，这是计算机上最接近硬件的软件。每家主板制作商都会开发适合自家主板的BIOS，而BIOS的一项很重要的功能就是对自身的硬件做一次健康检查，只有硬件没有问题才会运行软件。（PS： 操作系统也是一种软件）

这种通电后开始的自检过程被称做“加电自检（Power On Self Test）”简称POST，如果所有的硬件设施自检通过，一般都会发出一声“滴”的短音提示，说明硬件一切正常。

引导系统

在BIOS的设定中，机器自检通过之后，接着就要运行引导程序了。BIOS默认会从硬盘上的第０柱面，第０磁道，第一个扇区中读取被称为MBR的东西，即主引导记录。一个扇区的大小是５１２字节，存放的内容是一段引导程序和分区信息。其中引导程序占用４４６字节，另外６４字节是磁盘分区表DPT，最后两字节是MBR的结束位。

这５１２字节的空间内容是由专门的分区程序产生的，比如说Windows下的fdisk.exe文件，或者Linux下的fdisk命令，它不依赖任何操作系统，而MBR中的引导程序也是可以修改的，所以可以利用这个特性实现多操作系统的共存。

RedHat和CentOS默认会使用Grub作为其引导操作系统的程序，但是Grub本身又比较大，所以常见的方式是在MBR中写入Grub的地址，这样系统实际会载入Grub作为系统程序的引导程序。

运行Grub

经过上面两步的准备，接下来就是顺利成章的运行Grub了。Grub最重要的功能就是根据它的配置文件加载Kernel镜像，并运行内核加载后的第一个程序/sbin/init，这个程序会根据/etc/inittab 来进行初始化工作。

其实这里最重要的是根据文件中设置的值来确定系统将会运行的runlevel，默认的runlevel定义在“id:3:initdefault:”中，其中数字3说明目前的运行级别定义为3

设置系统变量，配置环境

Linux根据/etc/inittab中定义的系统初始化配置，si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit执行/etc/rc/sysinit脚本，该脚本会设置系统变量，网络配置，并启动swap、设定/proc、加载用户自定义模块、加载内核设置等。

根据runlevel的值运行相应的服务

这一步是根据之前读到的runlevel的值来启动对应的服务，如果值为3，就会运行/etc/rc3.d下的所有脚本，如果runlevel=5，就会运行/etc/rc5.d下的所有脚本。

最后

最终将运行/etc/rc.local并生成终端或者X Windows等待用户登陆。至此Linux启动过程运行结束。