MBR结构+linux系统启动过程

MBR，全称为Master Boot Record，即硬盘的主引导记录。

446Byte	16x4Byte	2
boot loade	Partition table	结束标志55AA

PT：包含以下三个部分

1）、Partition ID  （5：延申  82：Swap   83：Linux   8e：LVM     fd：RAID）

2）、Partition起始磁柱          3）、Partition的磁柱数量

综述：Linux在初始时通过Partition table的信息识别硬碟设备。

 

一般MBR从物理层面来分析包含整个扇区（引导程序、分区表及分隔标识），也就是主引导记录；假单的理解MBR仅指引导程序。

硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR）。它由三个部分组成，主引导程序、 硬盘分区表DPT（Disk Partition table）和硬盘有效标志（55AA）。在总共512字节的主引导扇区里主引导程序（boot loader）占446个字节，第二部分是Partition table区（分区表），即DPT，占64个字节，硬盘中分区有多少以及每一分区的大小都记在其中。第三部分是magic number，占2个字节，固定为55AA。

 

 

之所以先介绍MBR，是因为MBR是物理介质，大家只能看图去理解他，不能亲眼所见。好了不多谈这块了，下面我说一下linux的启动过程。

BIOS --- MBR(stage1) --- stage2(/boot) --- /etc/grub.conf --- title --- kernel ---root---init---/etc/inittab---/etc/rc.d/rc.sysinit---/etc/ra.d/rc---/etc/rc.d/rc?.d/---/etc/rc.d/rc.local

BIOS检测硬件（如内存、CPU、硬盘），然后交给GRUB引导，在这里GRUB引导分为stage1和stage2两个部分。GRUB安装于MBR当中，stage1直接写入了MBR，这样机器一启动检测完硬件后，就将控制权交给了GRUB的代码(由上面流程可见);接下来的步骤是stage1找到stage2并将控制权交给stage2，在这里可能会有一个疑问，stage1在MBR中，那stage2在哪呢？一般stage2会有boot的分区，这是因为由于stage2很大,没有办法存放在MBR中。

[east@localhost ~]$ du -b /boot/grub/stage1

512     /boot/grub/stage1

[east@localhost ~]$ du -b /boot/grub/stage2

104988  /boot/grub/stage2

 接着系统从stage2中调启gurb.conf配置文件，在这里grub.conf里面选择一个title来启动相应该的kernel，这时内核启动，将kernel加载到内存，同时对根（root）进行加载，部分设备驱动就放在initrd中来加载；这样系统启动起来了，等init进程起来后，系统启动的控制权移交给init进程，init它首先会读取初始化文件/etc/inittab ；init初如化进行以下工作：
1）执行系统初始化脚本(/etc/rc.d/rc.sysinit)，对系统进行基本的配置，以读写方式挂载根文件系统及其它文件系统，到此系统基本算运行起来了，后面需要进行运行级别的确定及相应服务的启动；
2）确定启动后进入的运行级别；
3) 执行/etc/rc.d/rc，该文件定义了服务启动的顺序是先K后S，而具体的每个运行级别的服务状态是放在/etc/rc.d/rcn.d（n=0~6）目录下，所有的文件均链接至/etc/init.d下的相应文件。
4）捕获某个关键字顺序
5) 有关UPS的脚本定义
6）在虚拟终端生成getty，并启动/sbin/mingetty
7）在运行级别5上运行X
这时呈现给用户的就是最终的登录界面。
至此，系统启动过程完毕：）

[root@localhost ~]# cat /etc/inittab # # inittab       This file describes how the INIT process should set up #               the system in a certain run-level. # # Author:       Miquel van Smoorenburg, <[email protected]> #               Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes # # Default runlevel. The runlevels used by RHS are: #   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)                           #系统停止 #   1 - Single user mode                                                        #单用户模式 #   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)     #本地多用户，没有远程网络（例如NFS） #   3 - Full multiuser mode                                                 #多用户，有网络 #   4 - unused                                                                       #未使用 #   5 - X11                                                                             #X windows(多用户，有网络) #   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)                #重新启动 # id:5:initdefault:                     #如果缺少该init默认行，引导进程将暂停。在继续之前，控制台会提示请求输入要定义的运行等级，该inittdefault行一般定义运行等级3或者5。 # System initialization.                                    si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit        #引导脚本/etc/rc.d/rc.sysinit说明： 激活udev和selinux； 设定系统时钟； 装载按键设置； 启动swap分区； 设置主机名，hostname； 根文件系统的检查和二次挂载（读写）； 激活RAID和LVM设备； 启用磁盘配额quota； 检查并挂载其它文件系统； 清理过时的锁和PID。   l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0                     l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2 l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3 l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4 l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5              #0~6个运行等级当运行级别为5时，以5为参数运行　/etc/rc.d/rc5 脚本，init将等待其返回(wait) l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6 # Trap CTRL-ALT-DELETE ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now    #在启动过程中允许按　CTRL-ALT-DELETE　重启系统 # When our UPS tells us power has failed, assume we have a few minutes # of power left.  Schedule a shutdown for 2 minutes from now. # This does, of course, assume you have powerd installed and your # UPS connected and working correctly.  pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down" #当UPS马上供电不足时，UPS电源会发送一条命令给服务器，要求服务器在2分钟内自动关机并告知所有用户 "Power Failure; System Shutting Down" # If power was restored before the shutdown kicked in, cancel it. pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled" #当在关机过程中，市电马上又恢复了，这时UPS会马上给服务器发送一条停止关机的命令，并告诉所有的用户 "Power Restored; Shutdown Cancelled" # Run gettys in standard runlevels             #在虚拟控制台生成getty 1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1 2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2 3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3 4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4 5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5 6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6 ###在2、3、4、5级别上以tty X为参数执行　/sbin/mingetty　程序，打开　tty X终端用于用户登录， 如果进程退出则再次运行mingetty程序(respawn)   # Run xdm in runlevel 5                   x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon            #表示启动后在x window模式下执行一次prefdm -nodaemon [root@localhost ~]# 以下内容来源于网络，具体是哪位的没来的急记录，不好意思  各字段解释如下：   id：runlevels:action:process   id：是一个任意指定的四个字符以内的序列标号，在本文件内必须唯一；使用老版本的libc5（低于5.2.18）或a.out库编译出来的sysvinit限制为2字符。注意：像getty之类的登陆进程必须使id字段与tty编号一致，如tty1需要id=1，许多老版本的登陆进程都遵循这种规则。   runlevels：表示这一行适用于运行那个/些级别（这里是2，可以有多个，表示在相应的运行级均需要运行）；另外sysinit、boot、bootwait这三个进程会忽略这个设置值。   action：表示进入对应的runlevels时，init应该运行process字段的命令的方式，常用的字段值及解释在附录内。例子中的wait表示需要运行这个进程一次并等待其结束。   process：具体应该执行的命令。例子中的/etc/init.d/rc命令启动运行级别2中应该运行的进程/命令，并负责在退出运行级时将其终止（当然在进入的runlevel中仍要运行的程序除外。） 当运行级别改变，并且正在运行的程序并没有在新的运行级别中指定需要运行，那么init会先发送一个SIGTERM 信号终止，然后是SIGKILL。 有效的action值如下：   respawn：表示init应该监视这个进程，即使其结束后也应该被重新启动。   wait：   init应该运行这个进程一次，并等待其结束后再进行下一步操作。   once：   init需要运行这个进程一次。   boot：   随系统启动运行，所以runlevel值对其无效。   bootwait：随系统启动运行，并且init应该等待其结束。   off：     没有任何意义。   initdefault：系统启动后的默认运行级别；由于进入相应的运行级别会激活对应级别的进程，所以对其指定process字段没有任何意义。如果inittab文件内不存在这一条记录，系统启动时在控制台上询问进入的运行级。   sysinit：  系统启动时准备运行的命令。比如说，这个命令将清除/tmp。可以查看/etc/rc.d/rc.sysinit脚本了解其运行了那些操作。   powerwait：允许init在电源被切断时，关闭系统。当然前提是有U P S和监视U P S并通知init电源已被切断的软件。RH linux默认没有列出该选项。   powerfail：  同powerwait，但init不会等待正在运行的进程结束。RH linux默认没有列出该选项。   powerokwait：当电源监视软件报告“电源恢复”时，init要执行的操作。   powerfailnow：检测到ups电源即将耗尽时，init要执行的操作，和powerwait/powerfail不同的哟。   ctrlaltdel：允许init在用户于控制台键盘上按下C t r l + A l t + D e l组合键时，重新启动系统。注意，如果该系统放在一个公共场所，系统管理员可将C t r l + A l t + D e l组合键配置为别的行为，比如忽略等。我是设置成打印一句骂人的话了^o^。   kbrequest：监视到特定的键盘组合键被按下时采取的动作，现在还不完善。   ondemand：A process marked with an ondemand runlevel will be executed whenever the specified ondemand runlevel is called.  However, no runlevel change will occur (ondemand runlevels are ‘a’, ‘b’,and ‘c’)， （英语太菜，那个however不知道该怎么翻译才好。惭愧！）       补充：    1、关于进入单用户模式，一般都是采用设置initdefault为1或者在grub/lilo中指定一个“single”或“emergency” 命令行参数来实现。其实另外还有一个更干净的方法，编辑： kernel /vmlinuz-2.6.9-22.EL ro root=[color=Red][font=黑体]/bin/sh[/font][/color]，这样init就直接启动一个shell，其他任何进程都没有启动哦，够干净吧！    2、系统正在运行时，telinit命令可更改运行级别。运行级别发生变化时， init 就会从/etc/inittab运行相应的命令。

 以上就是启动过程,其实理解起来不难，主要是要记住一些东西，有点费神

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