Linux系统启动过程

Linux系统启动过程

Red Hat Enterprise Linux启动流程图

一．初始化BIOS

& 计算机开机后首先会初始化BIOS，总的来说BIOS任务有二：

其一，检测所有外置硬体设备，收集信息，以便以后给操作系统使用；

其二，根据BIOS设置的设备启动顺序，寻找启动磁盘，以引导系统启动。

二．执行启动加载器

& BIOS找到启动磁盘后，接下来就会启动磁盘中的“操作系统”。所谓找到启动磁盘，通常是指找到硬盘的第一个扇区，这个扇区也即启动扇区（Boot Sector），也称为主要启动记录（Master Boot Record,MBR）扇区。

& 系统找到启动记录扇区后会执行并启动位于这个扇区中的前446字节空间中的“操作系统”，但由于操作系统不可能只有446字节的大小，所以这个空间无法存储真实的操作系统，为了解决这个问题人们采取了程序调用的方式，也即，在这个446字节的空间中存储一个程序，再由这个程序加载存储于其它位置的操作系统。

& 这个小存储于446字节中的小程序就是：启动加载器（Boot Loader），在Red Hat 的各版本Linux中，早期的加载器多为LILO，现在多为GRUB。

三．载入内核

& 当BIOS顺利执行启动加载器后，启动加载器会寻找存储于其它扇区中的操作系统，然后启动操作系统。当然，启动操作系统前肯定是要先启动内核的，不过，在启动内核前可以通过启动加载器（GRUB）传递一些参数（内核启动参数）给内核，以便让内核能够改变启动方式（如，Run level），或取得启动时一些重要的信息。

& Linux 内核启动后，会执行以下几项工作：

1.检测所有硬件设备

& 内核会首先向BIOS查询计算机硬件设备信息，然后接管设备，以提供给系统使用；

2.驱动硬件设备

& 系统要想使用这些硬件设备必须加载硬件设备的驱动程序。驱动程序可分为编译在内核镜像文件中的静态驱动程序（Static Driver）和存储于文件系统上的内核模块中的动态驱动程序（Dynamic Driver），由于此时文件系统尚未挂载，所以内核此时只会用静态驱动程序来驱动一些必要的硬件设备；

3.以只读方式挂载根文件系统

& 接着Linux内核会试着以只读的方式挂载根文件系统，根文件系统至少包含以下目录： /etc/ ：存储重要的配置文件；

/bin/ ：存储常用且开机时必须用到的执行文件；

/sbin/ ：存储开机过程中所需要的系统执行文件；

/lib/ ：存储/bin/ 与/sbin/ 的执行文件所需的链接库，以及Linux内核模块；

/dev/ ：存储设备文件；

& 挂载根文件系统的目的有两个：

其一，安装适当的内核模块，以便驱动某些硬件设备或启用某些功能；

其二，启动存储于根文件系统中的init服务，以便让init服务接手后续的启动工作；

$ 内核启动的最后一个动作就是从根文件系统上找出并执行init服务

Linux内核会根据下列顺序寻找init服务：

1）找/sbin/下是否有init服务

2）/etc/init

3）/bin/init

4）如果前面三个目录里都找不到，最后就会执行/bin/sh

$ 如果内核都找不到init服务，则内核就会显示“Kernel panic not syncing ：Attempted to kill init”的错误信息，系统启动终止；

$ 如果内核在以上的目录中找到init，则内核就会启动init服务，让init服务负责后续初始化系统使用环境的工作；

& init启动后，就代表内核已顺利启动，系统启动进入初始化系统环境阶段。

四．启动INIT服务

& 启动init服务时，init服务会读取/etc/inittab文件，根据/etc/inittab文件中的设置数据进行初始化系统环境的工作。/etc/inittab文件定义init服务在RHEL启动过程中必须依序执行以下几个Script：

/etc/rc.d/rc.sysinit

/etc/rc.d/rc

/etc/rc.d/rc.local

1./etc/rc.d/rc.sysinit

& /etc/rc.d/rc.sysinit 主要的功能是设置系统的基本环境，当init服务执行rc.sysinit时，会执行以下几项工作：

1）启动Udev 与SELinux

2）设置内核参数

3）设置系统时间

4）加载键盘对应表

5）启用置换内存空间

6）设置主机名

7）检查并挂载所有文件系统

8）初始化硬件设备

9）启用软件磁盘阵列与LVM

10）如有必要，卸载/initrd/

11）初始化串行端口设备

12）清除过期的锁定文件与IPC文件

13）重新设置磁盘参数

2./etc/rc.d/rc

& /etc/rc.d/rc 用来建立Runlevel的环境，在不同的运行级别中调用相应级别的环境参数。

3./etc/rc.d/rc.local

& 整个系统启动过程中rc.local 是唯一一个可以修改的RC Script，如果你希望在RHEL启动过程中执行某些命令，或者执行某些工作的话，那么你可以将相关命令在这个文件中定义，当RHEL开机并执行到rc.local 时，就可以依照你所定义的内容，完成系统的初始化。

4.建立用户接口

& 在执行完3个主要的RC Script 后，init服务的最后一个工作就是建立RHEL的用户界面。

此时init会执行以下两项工作：

建立虚拟控制台

默认在系统中建立6个虚拟控制台，在TTY1-TTY6中执行/bin/login登录程序；

建立图形使用接口的登录程序

若默认进入级别5，则启动X Window System图形化使用接口的登录程序。

& 至此，RHEL结束整个系统启动过程，进入系统。

五．其它相关

1.Runlevel

& 通常Run level 由以下几种：

Runlevel 0 关机

Runlevel 1 单用户模式仅root用户可登

Runlevel 2 多人模式无网络

Runlevel 3 命令行模式

Runlevel 4 保留

Runlevel 5 图形模式

Runlevel 6 重新启动

& 查看目前的Runlevel

【root@linux ~】# runlevel

N 5

-----前面的数字代表之前运行的级别，这里为N说明开机默认级别为5，后面的数字为当前系统的运行级别。

& 切换至不同的Runlevel，直接在init后空格输入要运行的启动级别数字即可，如：【root@linux ~】# init 3

----表示将系统切换至运行级别3，即命令行运行模式

2.管理init服务

& 在RHEL系统启动过程中，init服务是系统第一个执行的程序，它主要负责以下几项任务： 建立系统使用环境；

确保系统正常运行；

监控串行端口的周边设备；

拦截并处理【Ctrl + Alt + Del】事件；

PID（进程标识符）永远为1；

所有程序都可视为其子进程，因此无法被系统管理者中止。