解析Linux系统启动的引导流程

Linux系统是一种广泛使用的开源操作系统，它拥有强大的功能和灵活的配置。但是，你是否想过，当你按下电源按钮，Linux系统是如何从一片黑暗中逐步启动起来的呢？Linux系统启动的引导流程是一个复杂而精妙的过程，它涉及到硬件、固件、引导加载器、内核和用户空间等多个层次和组件。本文将详细解析Linux系统启动的引导流程，包括BIOS、MBR、GRUB、initrd、init等方面。

下面以CentOS5.5版本为例,介绍LINUX的引导流程,具体流程如下:

下面详细介绍每一步:

1）第一步firmware固件自检，主要是进行CMOS/BIOS对硬件进行POST加电自检，在物理层次上对硬件进行检测是否正常。例如检查硬盘是否插好等。
2）第二步读取硬盘中MBR的BootLoader，自启动程序，Linux下常用的自启动程序是GRUB。这一步主要的功能是载入内核。内核存放在/boot目录下
3）第三步就是载入的内核Kernel的过程，
主要功能是：1、驱动硬件，Kernel中含有大量驱动程序。2、启动init进程。
4）init进程，主要是读取/etc/inittab文件，执行缺省运行级别，从而继续引导。需要注意的是init京城的PID恒为1，是所有进程的父进程,而init进程的负景程是0,为内核调度器Kernel scheduler。
5）/etc/inittab 定义了初始化的操作。

命令主要格式是：id: runlevels : action : process
其中，如上图红框中所示
1、run-levels运行级别有7个，0—6分别如下：
0 —— halt 关机
1 —— Single user mode 单用户模式
2 —— Multiuser，withoutNFS 多用户模式但不带网络（text模式）
3 —— Full multiuser mode 完整功能的多用户模式（text模式）
4 —— unused 预留
5 —— X11 图形化多用户模式
6 —— reboot 重启
可以根据这7个运行级别来进行切换
命令为：查看当前运行级别 #runlevel、 切换运行级别 #init[0 |1 |2 |3 |4 |5 |6]

2、而acion中也有几个比较重要的取值：

1 initdefault：指定系统缺省启动的运行级别,如上图中标出,通常用于修复，比如我们要进入单用户模式，则可以将其设置为1,不可将默认设置为0或6,否则无法启动.

2sysinit：系统启动执行process中指定的命令

由inittab文件内容可以看出，没有设置运行级别,即为无论是哪个运行级别，都会执行/etc/rc.d/rc.sysinit

6）initdefault,如第五步所说到的，主要是读取/etc/inittab中的信息，判断缺省的运行级别是什么。
7）/etc/rc.d/rc.sysinit
在inittab文件中运行到第21行,变是启动这个脚本。完成系统服务程序的启动，如系统环境变量的设置、设置系统时钟、加载字体、检查加载文件系统、生成系统启动信息日志文件等。由于是基础服务，因为其run-level设置为空：：即任何级别，action设置为sysinit。即该脚本在任何运行级别下都要启动，以完成基础服务的启动
8）基础服务启动后，会执行/etc/rc.d/rc这个脚本
加载完基础服务后，就要根据不同的运行级别去启动相对应的下的目录，它的工作原理是先去判断系统的默认运行级别即第6步中的东西，然后再执行相应的rcN.d目录下的服务启动脚本如图

9）执行/etc/rc.d/rcN.d目录下的服务启动脚本

看下该目录下的内容：

其中S表示要启动的脚本,K表示要关闭的脚本
数字表示启动顺序，数值小的优先.主要是对一些服务的管理
在这一步里,需要说明一下/etc/rc.d/init.d这个目录,这个目录里放的脚本是真正的脚本,而rcN.d里放置的都是init.d目录里的软连接,也就是说所有rcN.d里的文件最终都需要来init.d里找真正的脚本
看一下具体细节:

执行到这一步,界面就会提示输入用户名和密码了,也就是说系统已经起来了,输入用户名和密码的过程后面再说,这次的引导流程就结束了

最后需要说明的是,LINUX的引导流程的思想大致相同,但细节因为版本的问题,在配置文件的名字或者是位置都不尽相同,此次我用的是CentOS版本,而Ubuntu版本是没有inittab文件和grup.conf文件的,所以如果有兴趣,大家可以按照这种思路去探索探索.

PS：关于GRUB

GNU GRUB（简称“GRUB”）是一个来自GNU项目的启动引导程序。GRUB是多启动规范的实现，它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。

GNU GRUB的前身为Grand Unified Bootloader。它主要用于类Unix系统；同大多Linux发行版一样，GNU系统也采用GNU GRUB作为它的启动器。Solaris从10 1/06版开始在x86系统上也采用GNU GRUB作为启动器。

GRUB可动态配置；它在启动时加载配置信息，并允许在启动时修改，如选择不同的内核和initrd。为此目的，GRUB提供了一个简单的类似Bash的命令行界面，它允许用户编写新的启动顺序。

GRUB非常轻便。它支持多种可执行格式；它除了可适用于支持多启动的操作系统外，还通过链式启动功能支持诸如Windows和OS/2之类的不支持多启动的操作系统。GRUB支持所有的Unix文件系统，也支持Windows适用的FAT和NTFS文件系统，还支持LBA模式。GRUB允许用户查看它支持的文件系统里文件的内容。

GRUB具有多种用户界面。多数Linux发行版利用GRUB对图形界面的支持，提供了定制的带有背景图案的启动菜单，有时也支持鼠标。通过对GRUB的文字界面的设定，可以通过串口实现远程终端启动。

GRUB可以从网络上下载操作系统镜像，因此可以支持无盘系统。GRUB支持在启动操作系统前解压它的镜像。

与其它启动器不同，GRUB可以通过GRUB提示符直接与用户进行交互。载入操作系统前，在GRUB文本模式屏幕下键入c键可以进入GRUB命令行。在没有作业系统或者有作业系统而没有”menu.lst”文件的系统上，同样可以进入GRUB提示符。通过类似bash的命令，GRUB提示符允许用户手工启动任何操作系统。把合适的命令记录在”menu.lst”文件里，可以自动启动一个操作系统。

GRUB拥有丰富的终端命令，在命令行下使用这些命令，用户可以查看硬盘分区的细节，修改分区设置，临时重新映射磁盘顺序，从任何用户定义的配置文件启动，以及查看GRUB所支持的文件系统上的其它启动器的配置。因此，即便不知道一台电脑上安装了什么，也可以从外部设备启动一个操作系统。

GRUB采用滚动屏幕选择想要启动的操作系统。通过向”menu.lst”文件中添加相关信息，GRUB可以控制150或者更多的启动选项，在启动时用方向键进行选择。

通过链式启动，一个启动器可以启动另一个启动器。GRUB通过2到3行的命令就可以从DOS、Windows、Linux、BSD和Solaris系统启动。

尽管GRUB为类Unix系统进行了编译和打包，但也有供DOS和Windows使用的GRUB。GRUB也可以不附带任何操作系统而作为孤立系统安装。从CD上启动时运用GRUB需要1个文件，而从软盘、硬盘和USB设备上启动时需要2个文件。这些文件可以在任何支持GRUB的Linux CD上找到，用户可以很容易的找到它们。

本文详细解析了Linux系统启动的引导流程，包括BIOS、MBR、GRUB、initrd、init等方面。通过了解和掌握这些知识，我们可以更好地理解Linux系统的内部工作原理，从而更好地使用和优化Linux系统。当然，Linux系统启动的引导流程还有很多细节和变化，需要我们不断地学习和探索。

以上是解析Linux系统启动的引导流程的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！