Linux系统开机自启流程

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第一步：POST（Power On Safe Test）加电自检
   当按下电源键以后，CPU因为有电流通过便开始对自身、I/O设备、内存等硬件进行检验。那么CPU如何得知这些自检指令？我们知道指令存在于内存当中，寻找内存也需要指令。这看起来似乎是一个“死结”。如何解决呢？在CPU生厂商生产CPU的时候会给CPU内置一系列指令，让CPU通电以后就在固定的内存（ROM）中寻找自检指令，进行自检。所以，内存不仅仅只有我们可见的RAM，还有我们不可见，CPU可见ROM。

第二步：BIOS（Basic Input Output System）
   BIOS是一组固化在主板上ROM芯片上的程序，该程序的主要功能是完成系统的加电自检、系统的自启动程序。

由于一台计算机中可能会存在很多磁盘，每个磁盘都可以装载一个操作系统，此时BIOS中的Boot Sequence模块会决定启动那个磁盘中的操作系统。

第三步：MBR（Master Boot Recorder）引导将内核加载到内存中

在完成自检以及选择好装载哪个操作系统之后，BIOS会将选定磁盘的0号扇区上的MBR加载进内存引导其加载内核模块。

MBR（512B）= Boot Loader（446B）+ Partition information（16B*4）+ Reserve（2B）

为了方便的访问内核所在的磁盘，MBR中的Boot Loader会将内核所在的分区暂时指定为“根文件分区”，然后通过该种路径访问内核，并将其加载进内存中。内核加载完毕以后，会指定非本分区的一个分区为真实的根分区，并将内核所在的分区挂载到真实根分区的/boot目录下，此时用户可以通过/boot/对内核文件进行访问。

加载的内核文件由两部分组成：压缩的内核文件和进行内核解压的程序。内核的真实文件非常大，为了减小加载过程中IO的消耗，将内核文件压缩后再加载进内存，然后由内核解压模块对压缩程序进行解压。

当前常用的Boot Loader就是GRUB。其分为三个阶段（查看/boot/grub）：

1st stage：位于MBR中，用于引导2nd stage。

1.5 stage：位于boot基本磁盘分区当中，为了识别内核文件所在的文件系统提供文件系统识别扩展。

2nd stage：位于boot基本磁盘分区当中，GRUB的引导程序。

问题：boot分区和内核分区可以是存在于一个分区内吗？

答：为了方便boot分区支持更多的分区类型，如LVM、raid等中。boot分区最好不要和内核分区位于同一分区当中，因为内核分区只支持基本分区类型，若boot非基本分区类型，则MBR中Boot Loader中的1st stage不能识别2nd stage。

第四步：操作系统的安装

当内核被加载进内存以后，内核的解压程序会将压缩的内核模块解压在内存中，此时内核便会启动第一个进程（0号进行）。由于启动改进程需要执行/sbin/init，此时内核并不一定存在识别‘/’文件系统的功能。因为没有加载相应硬件的驱动程序。为了适应不同的硬件平台，内核被设计成一个多模块程序，在不同的硬件平台下加载不同的驱动程序。

那如何得知需要加载哪些驱动程序呢？在Boot Loader将内核加载到内存之后，Boot Loader还会加载一个能够识别各种硬件驱动的程序，也就是initrd（init ram disk）。该程序会检测内核运行的硬件平台，得知需要加载哪些驱动程序以后，将这些应用程序打包加载进内存当中。

此时由于真实的根文件系统并没有挂载，所以initrd被内核当做根文件系统进行访问，启动各种驱动程序。initrd会挂载新的根分区，并生成一个init（0号进程）进行管理有initrd启动起来的进程，同时将自身识别的各种硬件文件一并复制但真实的根分区之后就自行退出了。

第五步：初始化工作（/sbin/init）

操作系统安装完毕之后，会执行一系列初始化动作，这些动作被定义在/etc/inittab，该文件中定义的init都要完成的任务有：

1、设置默认运行级别。

    运行级别：

0：关机

1：单用户模式，直接以root身份进入系统，常用不密码修改。

2：多用户模式，支持网络，不支持NFS（Network File System）。

3：多用户模式，字符界面，支持网络和NFS。（常用）

4：预留模式。

5：多用户模式，图形界面。（常用）

6：重启系统。

    运行级别的相关命令：
     # init  [0-6] ：切换运行级别
    # runlevel / who  -r ：查看当前的运新级别。

2、指定用户初始化脚本（/etc/rc.sysinit）。

3、启动指定级别下要（启动|关闭）系统服务。

    查看系统服务命令：

# chkconfig  --list

    系统如何得知该启动或关闭哪些服务呢？在/etc/rc.d/文件夹中存在每个运行级别对应的文件夹，如rc0.d、rc3.d、rc5.d等，每个文件夹中的文件如下：

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[iyunv@anna-laptop case_and_function]# ll /etc/rc.d/rc3.d/ K10saslauthd         K87named             S10network           S25blk-availability  S90crond K15htcacheclean      K87restorecond       S11auditd            S25netfs             S95atd K15httpd             K89rdisc             S11portreserve       S26haldaemon         S97rhnsd K15svnserve          S02lvm2-monitor      S12rsyslog           S26udev-post         S97rhsmcertd K50netconsole        S08ip6tables         S15mdmonitor         S55sshd              S99libvirt-guests K75ntpdate           S08iptables          S22messagebus        S80postfix           S99local

    上述的文件的命名都以[K|S][num][server_name]命名：
     * 以S开头的是要启动的服务。
     * 以K开头的是要关闭的服务。
     * num表示该服务启动或者关闭的次序。
   系统启动服务的时候就会读取在对应运行级别下的该文件，然后以num的大小对服务进行遍历，对于以S开头的文件执行“/etc/rc.d/rc#.d/S#server_name start”命令。以K开头的文件执行“/etc/rc.d/rc#.d/K#server_name stop”命令。

4、定义“Ctrl+Alt+Delete”的操作。

5、初始化字符终端，启动login服务，并显示/etc/issue文件中的内容。

6、如果需要启动图形界面，会启动图形终端。