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这期内容当中丸趣 TV 小编将会给大家带来有关怎样理解 Linux 开机流程,文章内容丰富且以专业的角度为大家分析和叙述,阅读完这篇文章希望大家可以有所收获。
概述
Linux 是一种自由和开放源代码的类 UNIX 操作系统。该操作系统的内核由林纳斯 middot; 托瓦兹在 1991 年 10 月 5 日首次发布。在加上用户空间的应用程序之后,成为 Linux 操作系统。Linux 是自由软件和开放源代码软件发展中最著名的例子。
下面简单记录一下 Linux 系统从开机到能使用的整个过程,以作备忘!
LINUX 启动流程
先通过一张图来简单了解下整个系统启动的流程,整个过程基本可以分为 POST– BIOS– MBR(GRUB)– Kernel– Init– Runlevel。下面会详细说明每个过程的作用。
BIOS
BIOS(Basic Input/Output System),基本输入输出系统,该系统存储于主板的 ROM 芯片上,计算机在开机时,会最先读取该系统,然后会有一个加电自检过程,这个过程其实就是检查 CPU 和内存,计算机最基本的组成单元 (控制器、运算器和存储器),还会检查其他硬件,若没有异常就开始加载 BIOS 程序到内存当中。详细的 BIOS 功能,这边就不说了,BIOS 主要的一个功能就是存储了磁盘的启动顺序,BIOS 会按照启动顺序去查找第一个磁盘头的 MBR 信息,并加载和执行 MBR 中的 Bootloader 程序,若第一个磁盘不存在 MBR,则会继续查找第二个磁盘 (PS:启动顺序可以在 BIOS 的界面中进行设置),一旦 BootLoader 程序被检测并加载内存中,BIOS 就将控制权交接给了 BootLoader 程序。
MBR
MBR(Master Boot Record),主引导记录,MBR 存储于磁盘的头部,大小为 512bytes,其中,446bytes 用于存储 BootLoader 程序,64bytes 用于存储分区表信息,最后 2bytes 用于 MBR 的有效性检查。
GRUB
GRUB(Grand Unified Bootloader),多系统启动程序,其执行过程可分为三个步骤:
Stage1:这个其实就是 MBR,它的主要工作就是查找并加载第二段 Bootloader 程序 (stage2),但系统在没启动时,MBR 根本找不到文件系统,也就找不到 stage2 所存放的位置,因此,就有了 stage1_5
Stage1_5:该步骤就是为了识别文件系统
Stage2:GRUB 程序会根据 /boot/grub/grub.conf 文件查找 Kernel 的信息,然后开始加载 Kernel 程序,当 Kernel 程序被检测并在加载到内存中,GRUB 就将控制权交接给了 Kernel 程序。
PS:实际上这个步骤 /boot 还没被挂载,GRUB 直接识别 grub 所在磁盘的文件系统,所以实际上应该是 /grub/grub.conf 文件,该配置文件的信息如下:
grub.conf:
#boot=/dev/sda
default=0 #设定默认启动的 title 的编号,从 0 开始
timeout=5 #等待用户选择的超时时间
splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz #GRUB 的背景图片
hiddenmenu #隐藏菜单
title CentOS (2.6.18-194.el5PAE) #内核标题
root (hd0,0) #内核文件所在的设备
kernel /vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/ #内核文件路径以及传递给内核的参数
initrd /initrd-2.6.18-194.el5PAE.img #ramdisk 文件路径
Kernel
Kernel,内核,Kernel 是 Linux 系统最主要的程序,实际上,Kernel 的文件很小,只保留了最基本的模块,并以压缩的文件形式存储在硬盘中,当 GRUB 将 Kernel 读进内存,内存开始解压缩内核文件。讲内核启动,应该先讲下 initrd 这个文件,
initrd(Initial RAM Disk),它在 stage2 这个步骤就被拷贝到了内存中,这个文件是在安装系统时产生的,是一个临时的根文件系统 (rootfs)。因为 Kernel 为了精简,只保留了最基本的模块,因此,Kernel 上并没有各种硬件的驱动程序,也就无法识 rootfs 所在的设备,故产生了 initrd 这个文件,该文件装载了必要的驱动模块,当 Kernel 启动时,可以从 initrd 文件中装载驱动模块,直到挂载真正的 rootfs,然后将 initrd 从内存中移除。
Kernel 会以只读方式挂载根文件系统,当根文件系统被挂载后,开始装载第一个进程 (用户空间的进程),执行 /sbin/init,之后就将控制权交接给了 init 程序。
Init
init,初始化,顾名思义,该程序就是进行 OS 初始化操作,实际上是根据 /etc/inittab(定义了系统默认运行级别) 设定的动作进行脚本的执行,第一个被执行的脚本为 /etc/rc.d/rc.sysinit,这个是真正的 OS 初始化脚本,简单讲下这个脚本的任务 (可以去看看实际脚本,看看都做了什么):
1、激活 udev 和 selinux;
2、根据 /etc/sysctl.conf 文件,来设定内核参数;
3、设定系统时钟;
4、装载硬盘映射;
5、启用交换分区;
6、设置主机名;
7、根文件系统检测,并以读写方式重新挂载根文件系统;
8、激活 RAID 和 LVM 设备;
9、启用磁盘配额;
10、根据 /etc/fstab,检查并挂载其他文件系统;
11、清理过期的锁和 PID 文件
执行完后,根据配置的启动级别,执行对应目录底下的脚本,最后执行 /etc/rc.d/rc.local 这个脚本,至此,系统启动完成。
Runlevel
runlevel,运行级别,不同的级别会启动的服务不一样,init 会根据定义的级别去执行相应目录下的脚本,Linux 的启动级别分为以下几种
0:关机模式
1:单一用户模式 (直接以管理员身份进入)
2:多用户模式 (无网络)
3:多用户模式 (命令行)
4:保留
5:多用户模式 (图形界面)
6:重启
在不同的运行级别下,/etc/rc.d/rc 这个脚本会分别执行不同目录下的脚本
Run level 0 ndash; /etc/rc.d/rc0.d/
Run level 1 ndash; /etc/rc.d/rc1.d/
Run level 2 ndash; /etc/rc.d/rc2.d/
Run level 3 ndash; /etc/rc.d/rc3.d/
Run level 4 ndash; /etc/rc.d/rc4.d/
Run level 5 ndash; /etc/rc.d/rc5.d/
Run level 6 ndash; /etc/rc.d/rc6.d/
这些目录下的脚本只有 K * 和 S * 开头的文件,K 开头的文件为开机需要执行关闭的服务,S 开头的文件为开机需要执行开启的服务。
上述就是丸趣 TV 小编为大家分享的怎样理解 Linux 开机流程了,如果刚好有类似的疑惑,不妨参照上述分析进行理解。如果想知道更多相关知识,欢迎关注丸趣 TV 行业资讯频道。