Linux 启动过程

XYM个人博客对应篇章

最近安装了Arch，梳理一下linux启动流程。

BIOS(MBR)

1. 开机自检，通过通过BIOS加载CMOS，获取各种硬件信息。
2. 按照BIOS 的boot sequeuece顺序读取每一个存储设备的最前面512个字节,如果发现最后两个字节是0x55, oxAA,那么就找到了主引导扇区MBR。

3. MBR结构

   HDD 上的位置	代码用意
   001-440 bytes	由 BIOS 启动的 MBR 启动代码
   441-446 bytes	MBR 硬盘签名
   447-510 bytes	分区表 (主分区和扩展分区，而非逻辑分区)
   511-512 bytes	MBR 启动签名 0xAA55

GRUB

1. 通过引导器（GNU/Linux 引导器包括 GRUB 和 Syslinux）读取分区表。
2. “传统” Windows/DOS MBR：引导器代码会在整个分区表里搜寻一个也是唯一的一个”活动”分区，读取该分区的X扇区，并把控制权交给操作系统。Windows/DOS 引导器不能启动 Arch Linux 分区因为它不是设计来加载 Linux 内核的，而且它只适应活动分区，主分区 (GRUB 会完全无视). 这也是为什么先装linux，再装windows会无法找到linux启动项。
3. grub：linux下一般使用grub启动root loader，让用户选择启动哪个操作系统, grub可以从任何分区启动，无论它是主分区还是逻辑分区。
4. 分区表：每个分区表的长度只有64个字节，里面又分成四项，每项16个字节（第1个字节：如果为0x80，就表示该主分区是”活动”分区）所以，一个硬盘最多只能分四个一级分区，又叫做”主分区”。 随着硬盘越来越大，四个主分区已经不够了，需要更多的分区。但是，分区表只有四项，因此规定有且仅有一个区可以被定义成”扩展分区”（Extended partition）也就逻辑分区。 逻辑分区，以链式存放，可以无限拓展。

载入内核

1. 操作系统接管硬件以后，首先将系统内核载入RAM，执行内核代码设置自己的虚拟内存子系统和根文件系统,对硬件进行检测并进行设备驱动程序初始化。
2. 驱动程序初始化后,会挂载一个只读的根文件系统（rootfs）,执行/sbin/init, 释放内存。

初始化

1. 执行/sbin/init 生成第一个进程，接管系统控制权，它首先会去读取/etc/inittab文件来执行相应的脚本进行系统初始化，如设置键盘、字体，装载模块，设置网络等。
2. 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，读取各种系统配置,如分区挂载/etc/fstab, 网络配置/etc/sysconfig/network。
3. 执行/etc/rc.d/rc脚本。该文件定义了服务启动的先后顺序，而具体的每个运行级别的服务状态是放在/etc/rc.d/rc*.d（=0~6）目录下，所有的文件均是指向/etc/init.d下相应文件的符号链接。rc.sysinit通过分析/etc/inittab文件来确定系统的启动级别，然后才去执行/etc/rc.d/rc.d下的文件。

用户登录

1. 命令行登录：init进程调用getty程序（意为get teletype），让用户输入用户名和密码。输入完成后，再调用login程序，核对密码。如果密码正确，就从文件 /etc/passwd 读取该用户指定的shell，然后启动这个shell。

桌面载入

1. 如果有配置图形界面自动启动，则登录成功后，会读取当前用户的~/.xinitrc 文件，启动对应的X窗口系统。