开机流程详解

5.1　开机流程详解

学习目标

·熟悉Linux开机流程

·了解开机中每个程序的内容

在Intel i386体系结构下，不同发行版本的Linux的启动过程有很多相似之处。BIOS读取位于第一个扇区（硬盘或光盘的主引导记录，简称MBR）的Linux内核加载器。内核加载器加载内核。新的发行版本使用的大多是2.6系列的内核，不过2.4系列的内核仍然得到广泛的应用。运行init进程并执行多个脚本。如果从硬盘启动Linux，内核加载器（Intel兼容体系结构）主要使用的是Lilo或Grub。如果从光盘引导Linux，比如:Live CD或安装盘，则常选择SysLinux作为内核加载器。

在配置文件etc／lilo.conf和／boot／grub／grub.conf中可以设置:

（1）内核加载器安装在哪里（主引导记录还是单个分区的引导记录）；

（2）指定系统根文件系统（／）所在的分区；

（3）内核image和initrd的路径；

（4）可以配置启动不同的操作系统（Linux或是其他的操作系统）和不同版本的内核。

每一个发行版本的Linux内核都源自Linus Torvalds内核，但是可能会具有不同的版本机制，或由版本的维护者加入的非Linus补丁。可以重新并编译安装官方的内核代码或不同发行版本的内核源码包。

Unix系统启动的第一个进程总是init进程，它的配置文件总是／etc／inittab。分析／etc／inittab和所有被它source的脚本，就可以完全地了解系统的启动过程。

Linux／Unix的主要区别大多是Shell（初始化）脚本的不同。很多的Linux发行版使用Unix System V的启动方法。基于rc脚本，根据不同的运行级别启动／etc／init.d／目录下相应的脚本。

以下主要来介绍Fedora的启动。

Fedora采用RedHat的方式来启动系统。以下是它的启动流程。

1.加载BIOS

BIOS（Basic Input Output System），是固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序。保存CPU相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息等。

打开计算机电源第一项工作即加载BIOS，进行POST（Power On Self Test自检），对硬件进行检测；第二步进行本地设备的枚举和初始化。

2.读取MBR

MBR（Master Boot Record），位于硬盘第0磁道第一扇区，大小512字节，存放预启动信息、分区表信息。

要引导一个操作系统，BIOS运行时会按照CMOS的设置定义的顺序，搜索处于活动状态可以引导的设备。通常Linux都从硬盘上引导，而MBR中包含主引导加载程序。当MBR被加载到RAM以后，BIOS将控制权交给MBR。

查看MBR内容，可以使用以下语句:

3.运行Boot Loader

GRUB引导程序不能由仅有512B的MBR完整表示，因此MBR引导程序开始加载第二阶段的引导程序，然后读取／boot／grub／menu.lst组织文件里的数据，menu.lst中列出了所有可用的操作系统和启动参数，grub按照配置信息来启动不同的操作系统。

4.加载内核

Linux不能直接加载内核，需要首先加载initrd文件。

initrd初始RAM磁盘（initial RAM disk），是在系统引导过程中挂载的一个临时根文件系统。文件中包含各种可执行程序和驱动程序，与内核绑定并作为内核引导过程的一部分进行加载，然后再将initrd卸载释放内存。

根据grub设定的内核映像所在路径，系统读取内核映像，并进行解压缩操作。系统将解压后的内核放置在内存之中，并调用start＿kernel（）函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备，完成Linux内核环境的建立。至此，Linux内核已经建立起来了，基于Linux的程序应该可以正常运行了。在start＿kernel（）的最后调用init（）函数，进入下一步设定运行等级。

5.用户层init依据inittab文件来设定运行等级

init进程是系统中所有进程的父进程，init进程繁衍出完成通常操作所需的子进程，这些操作包括:设置机器名、检查和安装磁盘及文件系统、启动系统日志、配置网络接口并启动网络和邮件服务，启动打印服务等。Linux中init进程的主要任务是按照inittab文件所提供的信息创建进程，由于进行系统初始化的那些进程都由init创建，所以init进程也称为系统初始化进程。

内核被加载后，第一个运行的程序便是／sbin／init，该文件会读取／etc／inittab文件，并依据此文件来进行初始化工作。其实／etc／inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级，其设定形式是“:id:5:initdefault:”，这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下:

·0:关机；

·1:单用户模式；

·2:无网络支持的多用户模式；

·3:有网络支持的多用户模式；

·4:保留，未使用；

·5:有网络支持有X－Window支持的多用户模式；

·6:重新引导系统，即重启。

6.Init进程执行rc.sysinit

在设定了运行等级后，Linux系统执行的第一个用户层文件就是／etc／rc.d／rc.sysinit脚本程序，它做的工作非常多，包括设定PATH、设定网络配置（／etc／sysconfig／network）、启动swap分区、设定／proc等。

7.执行不同运行级别的脚本程序

根据运行级别的不同，系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

8.执行etc／rc.d／rc.local程序

让用户在初始化完成之后，登录之前个性化设置启动的东西。

9.建立终端，Mingetty启动操作系统的登录

10.登录Shell，建立用户与操作系统的交互

可以将上面的步骤简化为如图5－1所示的过程。

图5－1　系统的启动过程