LINUX启动流程详解

2008-11-27 11:04:06 收藏 | 打印 | 投票(7) | 评论(1) | 阅读(30264) ◇字体：［大中小］linux系统引导过程简介

首先,主板的BIOS会读取硬盘的主引导记录(MBR),MBR中存放的是一段很小的程序,他的功能是从硬盘读取操作系统核心文件并运行,因为这个小程序太小了,因此通常这个小程序不具备直接引导系统内核的能力,他先去引导另一个稍微大一点的小程序,再由这个大一点的小程序去引导系统内核.在linux系统中这样的小程序有LILO和GRUB.在这个项目中,我决定用LILO来做系统引导程序.在软盘上启动linux系统的过程和在硬盘上启动的过程相似.

Linux系统内核被引导程序装入内核并运行后,linux内核会检测系统中的各种硬件.并做好各种硬件的初始化工作,使他们在系统正式运行后能正常工作.之后内核做的最后一个工作是运行

/sbin下的init程序,init是英文单词initialization(初始化)的简称,init程序的工作是读取/etc/inittab文件中描述的指令,对系统的各种软硬件环境做最初化设定.最后运行mingetty等待用户输入用户名登录系统.所有的工作就这么简单,虽然linux启动的时候有很多内容,看上去十分高深,但是都不过是对这个过程的扩充.明白了这个道理,你可以写一些脚本程序让他在系统启动的特定时间运行完成任务.事实上系统内核并不关心/sbin下的init是不是真的init,只要是放

在/sbin下名叫init的可执行程序他都可以执行.

Red Hat Enterprise Linux在电脑的启动阶段，一共经历以下两个阶段:

1.启动内核。在这个阶段，内核装入内存并在初始化每个设备驱动器时打印信息。

2.执行程序init．(系统初始化)．装入内核并初始化设备后，运行init程序。init程序处理所有程序的启动，包括重要系统精灵程序和其它指定在启动时装入的软件。

开机---BIOS自检---载入启动程序---加载内核---启动init服务---加载/etc/inittab---Run level---rc.sysinit---rc--- mingetty---rc.local

一.BIOS自检

当电脑开机的时候,电脑会进入BIOS,在PC机中引导LINUX是从BIOS中的地址0xFFFF0处开始的.BIOS的第一个步骤是加电自检,即所谓的POST(Power On Self Test),BIOS的第二个步骤是进行本地设备的枚举和初始化,侦测电脑周边配套设备是否工作正常,如cpu的类型,速度,缓存等;主板类型,内存的速度,容量,硬盘的大小,类型和工作模式,风扇速度等,主要是为了检查这些设备在开机的时候是否能通过检测,说明电脑可以正常的工作.BIOS由两部分组成:POST代码和运行时的服务.当POST完成之后,它被从内存中清理了出来,但是,BOIS运行时服务依然保留在内存中,目标操作系统可以使用这些服务

二.载入启动程序

BIOS自检完成后，BIOS会根据用户设置的启动顺序来由哪个设备启动电脑的操作系统,设备需是处于活动状态并且可以引导的,(引导设备可以是软盘,CD-ROM,硬盘上的某个分区,网络上的某个设备,甚至是USB闪存),对于linux这个设备一般是硬盘．也就是进入硬盘的MBR区域，(master boot record,位于磁盘上的第一个扇区中,0道0柱面1扇区),这个区域中有512个字节的大小，其中前446个字节中保存的就是启动程

序，(446个字节包含可执行代码和错误消息文本，接下来的64个字节是分区表，其中4个分区的记录，每个记录的大小是16个字节,MBR以两个特殊数字的字节0xAA55结束,这个数字用来进行MBR的有效性检查,当MBR被加载到RAM中之后,BIOS就会将控制权交给MBR)，然后由这个小程序来加载存储在其他位置的操作系统,也就是启动grub程序.(grub不像lilo一样使用裸扇区,而是可以从ext2或ext3文件系统中加

载LINUX内核).

要看MBR的内容，请使用下面的命令

#从/dev/sda上读取前512个字节的内容，并将其写入mbr.bin文件中

[root@localhost ~]# dd if=/dev/sda of=mbr.bin bs=512 count=1

#以十六进制和ASCII码格式打印这个二进制文件的内容

[root@localhost pam.d]# od -xa mbr.bin

grub程序的这个配置文件是保存在:/boot/grub/grub.conf这个文件中,如果修改这个文件后,设置会立刻生效.

使用cat /boot/grub/grub.conf,就会出现这个文件的内容，最前面是注释。

可以将这个文件逻辑上分为两个部分，第一个部分是基本设定，第二个部分是区分开多个操作系统的设定。

第一个部分中的defaule=0,是指第一组操作系统开机。如果有两组操作系统的开机设定，而defaule=1，那么预设使用第二组操作系统开机。

所谓第一组和第二组程序就是指的是title开始的部分，这里是区分操作系统的部分。如何知道要使用那一个系统呢，可以看到在title开始的部分的下一行有：

root (hd0,0)

hd0，表示第一个硬盘

0：指的是硬盘的第一个分区，

在括号中的那个0和defaule=0是一一对应的。这就可以知道是启动的是那一个操作系统。

timeout＝5是指进入GRUB的画面后，会有5秒的时间让使用者选择使用那个操作系统开机。如果在这个时间没有作出选择那么，那么就使用defaule的设定

splashimage＝是开机使用的背景图案。

hd0，表示第一个硬盘

0：指的是硬盘的第一个分区，和上面的一样，

/grub/splash.xpm.gz就是开机使用的背景图案的文件名称

hiddenmenu指令是隐藏开机的选单。

title：开机选单的标题名称。

root (hd0,0):0表示下面要介绍的档案位于那个目录中。(hd0,0)同样是指/boot目录

kernel:存放内核的位置，由于(hd0,0)指的是/boot目录，所以这个文件在boot目录中。

ro root＝LABEL＝/就是设根目录的位置，ro表示read only,所以有这行的设定，才能读取根目录。

rhgb：red hat图形界面启动，取代以前的文本界面。如果要使用文本界面的形式启动，只要将rhgb删除即可。

quite：在开机过程中不要显示错误的信息。如果要显示错误信息，只要删除quite即可。

initrd：将initrd映像文件加载到内存。这个文件里面存放的都是驱动程序。

三.加载内核

正确的启动了启动程序之后,接下来的工作就是载入操作系统的内核.内核主要作用是取得BIOS所检测到的硬件设备的信息，然后将这些硬件设备自己来管理，这样才能够提供给Linux系统使用。接手了硬件设备后，然后就要加载这些设备的驱动程序。以便于控制电脑上的设备如何正确的工作。

加载完硬件的驱动程序后，接下来就加载文件系统了，也就是加载开机所需要的库文件，程序等，所

以/etc /bin /sbin /dev /lib这些目录的根目录必须是同一个分区，否则会造成Linux的开机失败。

上面在grub中有“ro root＝LABEL＝/”这样的信息，是以只读的方式来加载所需要的文件，程序，这是为什么呢？

是因为Linux的内核在启动的过程中，不知道将会发生什么故障，可能不是很稳定，如果以可读可写的方式来加载，那么启动的过过程组中如果出现异常或者是断电，那么就有可能破坏，为了避免这些问题的发生，就采取只读的方式来挂载文件系统。

LINUX内核一般是压缩保存的，因此，它首先要进行自身的解压缩。内核映象前面的一些代码完成解压缩。内核映像并不是一个可执行的内核,而是一个压缩过的内核映像,它通常是一个zlmage(压缩映像,小

于512kb)或一个bzlmage(大于512kb),它是提前使用zlib进行压缩过的.在这个内核映像前面是一个例程，它实现少量硬件设置，并对内核映像中包含的内核进行解压，然后将其放入高端内存中，如果有初

始RAM磁盘映像，就会将它移动到内存中，并标明以后使用，然后此例程会调用内核，并开始启动内核引导的过程