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Linux 启动流程以及基础命令有哪些，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。
固件 (firmware) 是指设备 *** 层的，让设备得以运行的程序代码。简单理解就是：固定在硬件上的软件。计算机中的许多设备都拥有固件(如硬盘、鼠标、光驱、U 盘等)，在计算机启动过程中，*** 读取的就是位于主板上的固件，这个固件当前有两种类型：传统的 BIOS 和新的通用性更强的 UEFI。
在上一篇中，我们提到另一种磁盘分区格式 GTP 也是 UEFI 标准的一部分。于是，当前计算机启动中，出现了两种不同的方式：BIOS/MBR 和 UEFI/GTP。
在 linux 操作系统的世界中，同样在经历着变革，系统初始化软件 sysvinit 正逐渐被 systemd 取代。
本文将主要讲述传统的 BIOS/MBR– sysvinit 启动方式，同时，作为补充，也将简述 UEFI/GTP– systemd 的启动方式。
BIOS/MBR– sysvinit
1、BIOS 阶段
系统加电后会立即读取 BIOS 中内容并执行，BIOS 中程序的执行包括两个步骤：
1)加电自检 POST(power-on self test)，主要负责检测系统外围设备 (如 CPU、内存、显卡、键盘鼠标等) 是否正常。如果硬件出现问题，主板会发出不同含义的蜂鸣声，启动终止。如果没有问题，屏幕就会显示出 CPU、内存、硬盘等信息。
2)自检完成后，BIOS 会执行一段程序来枚举本地设备 (如光盘、U 盘、硬盘、网络等，可以在 BIOS 中设置枚举顺序) 寻找下一阶段的启动程序所在位置。BIOS 会将控制权交给启动顺序 (Boot Sequence) 中排在 *** 位的设备，此时，计算机读取该设备中的最前面的 512 个字节，如果这 512 个字节的 *** 两个字节是 0x55 和 0xAA(Magic Number)，表明这个设备可以用于启动; 如果不是，表明该设备不能用于启动，控制权于是转交给启动顺序中的下一个设备。如上一篇所述，硬盘中的最前面的 512 字节即为主引导记录 MBR。
2、MBR 阶段
前一篇中我们描述过 MBR 的结构，其中包括 446 字节的 Bootloader，64 字节的 DPT 和 2 字节的 Magic Number。
Bootloader(引导加载程序)中较常用的一种是 grub，grub 引导分为两个阶段(有些 grub 还定义了 1.5 阶段)：
1)BIOS 将 stage1 载入内存中的指定位置 (0x7C00) 并跳转执行，stage1 的内容即为 MBR 中起始的 446 字节; 此阶段执行作用主要是将硬盘 0 磁头 0 磁道 2 扇区的内容载入到内存 0x8000 处并跳转执行。
1.5)由于 stage2 的代码 (较大) 存放在文件系统下的 /boot 分区中(或者 /boot 没有单独分区的 /etc/)，因此识别 stage2 文件需要文件系统环境(此时还只能直接读取硬盘指定位置的内容，并不能识别文件系统)。stage1.5 的作用就是为 stage2 提供文件系统环境，使系统能够找到位于文件系统中的 stage2 文件。
2)stage2 被载入内存并执行，它首先会解析 grub 的配置文件 menu.lst 即 /boot/grub/grub.conf，该文件中指定了系统内核文件所处的位置，如果没有找到该文件，就会执行一个 shell，等待用户手动指定内核文件的位置。此阶段的最终状态就是执行 boot 命令，将内核和 initrd 镜像载入内存，进而将控制权交给内核。
grub.conf 内容(版本：GNU GRUB 0.97)：
# grub.conf generated by anaconda # # Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file # NOTICE: You have a /boot partition. This means that # all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg. # root (hd0,0) # kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/sda3 # initrd /initrd-version.img #boot=/dev/sda default=0 timeout=5 splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz hiddenmenu title CentOS (2.6.18-407.el5) root (hd0,0) kernel /vmlinuz-2.6.18-407.el5 ro root=LABEL=/ rhgb quiet initrd /initrd-2.6.18-407.el5.img title CentOS (2.6.18-398.el5) root (hd0,0) kernel /vmlinuz-2.6.18-398.el5 ro root=LABEL=/ rhgb quiet initrd /initrd-2.6.18-398.el5.img文件中 #开头的行是注释行，最重要的部分是两个 title 下面指定的内核位置及具体文件(kernel 和 initrd 项)
3、内核阶段
grub 的 stage2 将 initrd 文件加载到内存中，内核于是开始执行 initrd 中的 init 文件，此文件是一个脚本，主要作用是加载各种存储介质相关的设备驱动程序。当所需的驱动程序加载完成后，会创建一个根设备，然后将根文件系统 (rootfs) 以只读的方式挂载。这一步结束后，释放未使用的内存，转换到真正的根文件系统中运行程序 /sbin/init，启动系统 PID 为 1 的进程。此后系统的控制权就交给 /sbin/init 进程了。
4、init 阶段
当 init 进程接管了系统的控制权之后，它首先会读取 /etc/inittab 文件，此文件描述了在特定的运行级别 (runlevel) 下，init 进程该如何初始化系统。
linux 中定义了 7 种运行级别： 0 表示关机 1 表示单用户模式 2 表示无网络的多用户模式 3 表示多用户模式 4 未使用 5 表示图形界面模式 6 表示重启inittab 文件中指定了系统的默认运行级别，如 id:3:initdefault: 表示默认运行级别为 3(多用户模式)。
init 进程根据 inittab 文件，运行一系列指定的初始化脚本：
1)/etc/rc.d/rc.sysinit 系统初始化脚本，它的作用包括设置主机名和默认网关、决定是否启用 SELinux、加载用户自定义模块、根据文件 /etc/sysctl.conf 设置内核参数、设置 raid 及 LVM 等硬盘功能、重新以读写方式挂载根文件系统等等
2)执行 /etc/rc.d/rc 文件，该文件确认由 inittab 指定的运行级别 N，并启动相应级别下的服务(通过执行 /etc/rc.d/rcN.d 中的文件)，例如运行级别为 3 时，则先执行 /etc/rc.d/rc3.d 下以 K 开头的文件，然后执行以 S 开头的文件。这些文件都是指向 /etc/init.d 下的符号链接。以 K 开头的文件表示此运行级别下需要关闭的服务，以 S 开头的文件表示此运行级别下需要开启的服务。
3)在运行级别 2、3、4、5 中 *** 一个执行的文件均指向文件 /etc/rc.local, 用户可以在此文件中自定义启动内容。
4)之后根据 inittab 中设置，运行 6 个终端，以便用户登录系统，如果是运行级别 5，则还会执行 /etc/X11/prefdm -nodaemon 启动相应的桌面环境。
5)然后执行 /bin/login 程序用于接收和验证来自 mingetty 的用户名和密码。
至此整个系统即启动完毕了
UEFI/GTP– systemd
UEFI 的出现是为了代替 BIOS，同样，GTP 和 systemd 也是为了弥补 MBR 和 sysvinit 的不足。和 BIOS 只负责 POST 和找到 MBR 不同，UEFI 将贯穿系统加电到关机的整个过程。粗略划分，UEFI 系统启动分为 4 个阶段：
1、UEFI 初始化阶段
1)SEC(安全验证)：接收并处理系统启动和重启信号，初始化临时存储区域，传递系统参数给下一阶段(即 PEI)。
2)PEI(EFI 前期初始化)：为 DXE 准备执行环境，将需要传递到 DXE 的信息组成 HOB(Handoff Block)列表，最终将控制权转交到 DXE 手中。
3)DXE(驱动执行环境)：根据 HOB 列表初始化系统服务，然后遍历固件中的所有 Driver，当驱动的依赖资源满足时，调度 Dirver 到执行队列执行，直到所有满足条件的 Dirver 都被加载。
2、操作系统加载器作为 UEFI 应用程序运行阶段
1)BDS(启动设备选择)：初始化控制台设备，加载必要的设备驱动，根据系统设置加载和执行启动项，用户选中某个启动项 (或系统进入默认的启动项) 后，OS Loader 启动，系统进入 TSL 阶段。
UEFI 中程序能够识别存储介质上的分区信息和文件系统 (如：fat32)，此时会将 /EFI/boot/grub2.efi(位于 GTP 格式硬盘的一个分区 ESP，安装时自动生成) 作为 UEFI 应用程序运行。
2)TSL(临时系统加载)：操作系统加载器 (OS Loader 也位于 ESP 分区) 执行的 *** 阶段，在这一阶段 OS Loader 作为一个 UEFI 应用程序运行，系统资源仍然由 UEFI 内核控制。当启动服务的 ExitBootServices()服务被调用后，系统进入 RT(Run Time)阶段。
3、操作系统运行阶段
RT(运行时)：系统的控制权从 UEFI 内核转交到 OS Loader 手中，UEFI 占用的各种资源被回收到 OS Loader，仅有 UEFI 运行时服务保留给 OS Loader 和 OS 使用。随着 OS Loader 的执行，OS 最终取得对系统的控制权。
在 init 作为系统初始化程序时，服务是通过 /etc/rc.d/init.d 中的脚本来管理并且是顺序执行的，当使用 systemd 作为系统初始化程序后，这些脚本被服务单元替换，并尽可能的并行启动进程。
在 systemd 中，一个单元配置文件可以描述如下内容之一：
系统服务(.service) 挂载点(.mount) 套接字(.sockets) 系统设备(.device) 交换分区(.swap) 文件路径(.path) 启动目标(.target) 由 systemd 管理的计时器(.timer) ....systemd 为保持向下兼容性还保留了一些 init 命令和概念，但所对应的文件都是指向 systemd 对应命令或文件的符号链接：
[root@centos7 temp]# ls -l /sbin/init lrwxrwxrwx. 1 root root 22 1 月 15 2016 /sbin/init - ../lib/systemd/systemd [root@centos7 temp]# ls -l /usr/lib/systemd/system/runlevel*.target lrwxrwxrwx. 1 root root 15 1 月 15 2016 /usr/lib/systemd/system/runlevel0.target - poweroff.target lrwxrwxrwx. 1 root root 13 1 月 15 2016 /usr/lib/systemd/system/runlevel1.target - rescue.target lrwxrwxrwx. 1 root root 17 1 月 15 2016 /usr/lib/systemd/system/runlevel2.target - multi-user.target lrwxrwxrwx. 1 root root 17 1 月 15 2016 /usr/lib/systemd/system/runlevel3.target - multi-user.target lrwxrwxrwx. 1 root root 17 1 月 15 2016 /usr/lib/systemd/system/runlevel4.target - multi-user.target lrwxrwxrwx. 1 root root 16 1 月 15 2016 /usr/lib/systemd/system/runlevel5.target - graphical.target lrwxrwxrwx. 1 root root 13 1 月 15 2016 /usr/lib/systemd/system/runlevel6.target - reboot.targetsystemd 启动后执行的 *** 个目标是 default.target，但实际上 default.target 是指向 graphical.target 的符号链接。
[root@centos7 temp]# ls -l /usr/lib/systemd/system/default.target lrwxrwxrwx. 1 root root 16 1 月 15 2016 /usr/lib/systemd/system/default.target - graphical.target [root@centos7 temp]# cat /usr/lib/systemd/system/graphical.target # This file is part of systemd. # # systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it # under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by # the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or # (at your option) any later version. [Unit] Description=Graphical Interface Documentation=man:systemd.special(7) Requires=multi-user.target Wants=display-manager.service Conflicts=rescue.service rescue.target After=multi-user.target rescue.service rescue.target display-manager.service AllowIsolate=yes其中 Requires 行指明了本单元的依赖关系(其他各项意义可以通过命令 man systemd.unit 查看)，顺着此文件，可以找到需要执行的单元：multi-user.target、basic.target、sysinit.target、local-fs.target swap.target、local-fs-pre.target。
4、关机阶段
AL(After-life)：当系统硬件或操作系统出现严重错误不能继续正常运行时，固件会尝试修复错误，这时系统进入 AL 期。UEFI 标准并没有定义此阶段的行为和规范。系统供应商可以自行定义。
相关命令
init
1、init
init 除了在系统初始化时起的重要作用外，还可以用来执行关机、重启、切换运行级别的作用：
#关机 init 0 #重启 init 6 # 切换到单用户模式 init 12、runlevel 显示运行级别
[root@centos7 temp]# runlevel N 3 [root@centos7 temp]#输出中 N 表示当前运行级别，如果系统启动后切换过运行级别，则输出类似于 3 5 表示之前运行级别为 3，现在的运行级别为 5。
3、halt reboot poweroff shutdown
#立即关机 shutdown -h now #在 11:50 分执行关机 shutdown -h 11:50 #如果要取消指定时间的关机，则在另一个终端中执行： shutdown -c # 过 30 分钟之后重启系统，并且重启时不进行磁盘检测 shutdown -fr +304、chkconfig 更新或查询服务的运行级别信息
#列出服务(还会列出 xinetd 管理的服务) chkconfig --list #增加一个服务 chkconfig --add httpd # 使服务在运行级别 2、3、5 时自启动 chkconfig --level 235 httpd on5、service 运行服务脚本(服务脚本位于 /etc/init.d 内，service 本身也是脚本，位于 /sbin 内)
#列出所有服务状态 service --status-all #列出单个服务状态 service nginx status #启动服务 service nginx start #停止服务 service nginx stop #重启服务 service nginx restart # 重新加载配置文件 service nginx reloadsystemd
systemd 并不是一个命令，而是一组命令，涉及到系统管理的方方面面。
1、systemctl 控制 systemd 系统和管理服务
systemctl [OPTIONS...] COMMAND [NAME...]如切换运行级别或开关机：
#重启(将执行 reboot.target) systemctl reboot #暂停(将执行 suspend.target) systemctl suspend #休眠(将执行 hibernate.target) systemctl hibernate #切换至救援模式(单用户，将执行 rescue.target) systemctl rescue #列出运行级别 systemctl get-default # 切换到运行级别 5，即图形模式 systemctl isolate graphical.target系统服务单元相关：
#列出正在运行的 Unit systemctl list-units #列出所有的 Unit systemctl list-units --all #列出所有加载失败的 Unit systemctl list-units --failed # 列出 Unit 时指定类型 systemctl list-units --type=socket系统和服务管理：
#系统状态 systemctl status #服务状态(.service 可以省略) systemctl status nginx.service #启动服务 systemctl start nginx #停止服务 systemctl stop nginx #重启服务 systemctl restart nginx #重新加载配置文件 systemctl reload nginx #设置服务开机启动 systemctl enable nginx #列出所有安装的服务 systemctl list-unit-files # 指定类型 systemctl list-unit-files --type=target还有许多其他选项，这里就不一一列举了。
2、systemd-analyze 查看启动用时
[root@centos7 ~]# systemd-analyze Startup finished in 730ms (kernel) + 1.904s (initrd) + 9.909s (userspace) = 12.544s输出显示了系统启动过程中各部分耗时
#各服务初始化用时 [root@centos7 ~]# systemd-analyze blame 5.424s NetworkManager-wait-online.service 1.830s dev-mapper-centos\x2droot.device 1.055s firewalld.service 980ms kdump.service 549ms network.service .... # 输出各服务用时细节并写入文件(该文件可以用浏览器或图片查看器打开) [root@centos7 ~]# systemd-analyze plot file.svg # 序列化输出各服务详细完整的状态信息(输出内容很多，略) [root@centos7 ~]# systemd-analyze dump3、systemd-cgls 递归显示控制组 (Cgroups) 信息
linux 内核从版本 2.6.24 开始，引入了一个叫做控制组 (control groups) 的特性，是用于限制、记录、隔离进程组 (process groups) 所使用的物理资源 (如：cpu,memory,IO 等等) 的机制。关于 Cgroups 的内容本文不再展开。
[root@centos7 ~]# systemd-cgls ├─1 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 21 ├─user.slice │ └─user-0.slice │ ├─session-182.scope │ │ ├─5165 sshd: root@pts/1 │ │ ├─5167 -bash │ │ ├─5409 systemd-cgls .... ....4、systemd-cgtop 显示各控制组的使用量(CPU, 内存,IO)
显示效果类似命令 top
[root@centos7 ~]# systemd-cgtop Path Tasks %CPU Memory Input/s Output/s / 161 0.2 400.5M - - /system.slice/NetworkManager.service 1 - - - - /system.slice/auditd.service 1 - - - - /system.slice/crond.service 1 - - - - /system.slice/dbus.service 1 - - - - /system.slice/firewalld.service 1 - - - - ....5、systemd-loginctl 控制 systemd 登录管理
此命令是命令 loginctl 的符号链接
#列出当前会话 [root@centos7 ~]# systemd-loginctl list-sessions SESSION UID USER SEAT 182 0 root 154 0 root 2 sessions listed. #列出当前登录用户 [root@centos7 ~]# loginctl list-users UID USER 0 root 1 users listed. # 列出显示指定用户的信息 [root@centos7 ~]# loginctl show-user root UID=0 GID=0 Name=root Timestamp= 三 2016-12-21 08:38:54 CST TimestampMonotonic=77015538361 RuntimePath=/run/user/0 Slice=user-0.slice Display=154 State=active Sessions=182 154 IdleHint=no IdleSinceHint=0 IdleSinceHintMonotonic=0 Linger=no [root@centos7 ~]#6、timedatectl 系统时间和日期控制
[root@centos7 ~]# timedatectl Local time: 三 2016-12-21 13:47:31 CST Universal time: 三 2016-12-21 05:47:31 UTC RTC time: 三 2016-12-21 05:47:31 Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800) NTP enabled: n/a NTP synchronized: no RTC in local TZ: no DST active: n/a # 设置时间 [root@centos7 ~]# timedatectl set-time 2012-10-30 18:17:16 #列出时区 [root@centos7 ~]# timedatectl list-timezones Africa/Abidjan Africa/Accra Africa/Addis_Ababa Africa/Algiers Africa/Asmara .... # 设置时区 [root@centos7 ~]# timedatectl set-timezone America/New_York7、hostnamectl 系统主机名控制
#状态 [root@centos7 ~]# hostnamectl status Static hostname: centos7 Icon name: computer-vm Chassis: vm Machine ID: 956ab824a02d489d85b079cb442d5442 Boot ID: 9016d7627d8148ecb7fb77afaa89aeab Virtualization: vmware Operating System: CentOS Linux 7 (Core) CPE OS Name: cpe:/o:centos:centos:7 Kernel: Linux 3.10.0-327.el7.x86_64 Architecture: x86-64 #设置主机名(内核参数 /proc/sys/kernel/hostname 和文件 /etc/hostname 中都立即更新) [root@centos7 ~]# hostnamectl set-hostname MYHOST # 重新登录后主机名即变为 myhost(静态主机名) [root@centos7 ~]# hostnamectl Static hostname: myhost Pretty hostname: MYHOST Icon name: computer-vm Chassis: vm Machine ID: 956ab824a02d489d85b079cb442d5442 Boot ID: 9016d7627d8148ecb7fb77afaa89aeab Virtualization: vmware Operating System: CentOS Linux 7 (Core) CPE OS Name: cpe:/o:centos:centos:7 Kernel: Linux 3.10.0-327.el7.x86_64 Architecture: x86-64以上 systemd 相关所有命令(除 systemd-cgls 和 systemd-cgtop 外)，都可以使用选项 - H 指定远程基于 systemd 的主机(使用 ssh 协议)：
[root@centos7 ~]# hostnamectl -H 10.0.1.252 Static hostname: idc-v-71252 Icon name: computer-vm Chassis: vm Machine ID: 956ab824a02d489d85b079cb442d5442 Boot ID: 9016d7627d8148ecb7fb77afaa89aeab Virtualization: vmware Operating System: CentOS Linux 7 (Core) CPE OS Name: cpe:/o:centos:centos:7 Kernel: Linux 4.4.4-1.el7.elrepo.x86_64 Architecture: x86-64systemd 功能强大，使用方便，但也比较复杂，体系庞大。
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