Linux系统启动流程及grub简单应用

CentOS启动流程

启动第一步－－加载BIOS
当你打开计算机电源，计算机会首先加载 BIOS信息，BIOS信息是如此的重要，以至于计算机必须在最开始就找到它。这是因为BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、 内存信息、时钟信息、PnP特性等等。在此之后，计算机心里就有谱了，知道应该去读取哪个硬件设备了。

启动第二步－－读取MBR
众所周知，硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR，也就是Master Boot Record，即主引导记录，它的大小是512字节，别看地方不大，可里面却存放了预启动信息、分区表信息。
系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后，就会将其复制到0×7c00地址所在的物理内存中。其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader，而具体到你的电脑，那就是lilo或者grub了。

启动第三步－－Boot Loader
Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。
Boot Loader有若干种，其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。
我们以Grub为例来讲解吧，毕竟用lilo和spfdisk的人并不多。
系统读取内存中的grub配置信息（一般为menu.lst或grub.lst），并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

启动第四步－－加载内核
根据grub设定的内核映像所在路径，系统读取内存映像，并进行解压缩操作。此时，屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后，屏幕输出“OK, booting the kernel”。
系统将解压后的内核放置在内存之中，并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备，完成Linux核心环境的建立。至此，Linux内核已经建立起来了，基于Linux的程序应该可以正常运行了。

启动第五步－－用户层init依据inittab文件来设定运行等级
内核被加载后，第一个运行的程序便是/sbin/init，该文件会读取/etc/inittab文件，并依据此文件来进行初始化工作。
其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级，其设定形式是“：id:5:initdefault:”，这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下：
0：关机
1：单用户模式
2：多用户模式(无NFS)
3：完全多用户模式
4：保留，未使用
5：支持X-Window的多用户模式
6：重启
关于/etc/inittab文件的学问，其实还有很多

启动第六步－－init进程执行rc.sysinit
在设定了运行等级后，Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序，它做的工作非常多，包括设定PATH、设定网络配置（/etc/sysconfig/network）、启动swap分区、设定/proc等等。如果你有兴趣，可以到/etc/rc.d中查看一下rc.sysinit文件，里面的脚本够你看几天的

启动第七步－－启动内核模块
具体是依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来装载内核模块。

启动第八步－－执行不同运行级别的脚本程序
根据运行级别的不同，系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

启动第九步－－执行/etc/rc.d/rc.local
你如果打开了此文件，里面有一句话，读过之后，你就会对此命令的作用一目了然：
# This script will be executed *after* all the other init scripts.
# You can put your own initialization stuff in here if you don’t
# want to do the full Sys V style init stuff.
rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

启动第十步－－执行/bin/login程序，进入登录状态
此时，系统已经进入到了等待用户输入username和password的时候了，你已经可以用自己的帐号登入系统了。
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漫长的启动过程结束了，一切都清静了…
其实在这背后，还有着更加复杂的底层函数调用，等待着你去研究…本文就算抛砖引玉了:)

GRUB(Boot Loader)：

grub: GRand Unified Bootloader
        grub 0.x: grub legacy
        grub 1.x: grub2

grub legacy:
    stage1: mbr
    stage1_5: mbr之后的扇区，让stage1中的bootloader能识别stage2所在的分区上的文件系统；
    stage2：磁盘分区(/boot/grub/)

    配置文件：/boot/grub/grub.conf <-- /etc/grub.conf

    stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区；
    功用：
    (1) 提供菜单、并提供交互式接口
        e: 编辑模式，用于编辑菜单；
        c: 命令模式，交互式接口；
    (2) 加载用户选择的内核或操作系统
        允许传递参数给内核
        可隐藏此菜单
    (3) 为菜单提供了保护机制
        为编辑菜单进行认证
        为启用内核或操作系统进行认证

如何识别设备：
    (hd#,#)
        hd#: 磁盘编号，用数字表示；从0开始编号
        #: 分区编号，用数字表示; 从0开始编号
        例：(hd0,0)

grub的命令行接口
    help: 获取帮助列表
    help KEYWORD: 详细帮助信息
    find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE：
    root (hd#,#)
    kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE: 设定本次启动时用到的内核文件；额外还可以添加许多内核支持使用的cmdline参数；
        例如：init=/path/to/init, selinux=0
    initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 设定为选定的内核提供额外文件的ramdisk；
    boot: 引导启动选定的内核；

手动在grub命令行接口启动系统：
    grub> root (hd#,#)
    grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE
    grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img
    grub> boot

配置文件：/boot/grub/grub.conf
    配置项：
    default=#: 设定默认启动的菜单项；落单项(title)编号从0开始；
    timeout=#：指定菜单项等待选项选择的时长；
    splashp_w_picpath=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_PIC_FILE：指明菜单背景图片文件路径；
    hiddenmenu：隐藏菜单；
    password [--md5] STRING: 菜单编辑认证；
    title TITLE：定义菜单项“标题”, 可出现多次；
    kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS]：启动的内核
    initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 内核匹配的ramfs文件；
    password [--md5] STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证；


grub-md5-crypt命令
    进入单用户模式：
    (1) 编辑grub菜单(选定要编辑的title，而后使用e命令);
    (2) 在选定的kernel后附加
        1, s, S或single都可以；
    (3) 在kernel所在行，键入“b”命令；

安装grub：
    (1) grub-install
        grub-install --root-directory=ROOT /dev/DISK
            
    (2) grub
        grub> root (hd#,#)
        grub> setup (hd#)