【研究任務】linux系統開機啓動過程

總覽


圖片.png

加載BIOS

  • 一個特殊的應將電路在CPU的一個引腳上產生一個RESET邏輯值,然後會把一些寄存器(包括cs和eip)設置成固定的值

  • 然後執行在物理地址爲0xFFFF FFF0處找到的代碼,硬件把這個地址映射到某個只讀、持久的存儲芯片中,該芯片通常爲ROM

  • 而ROM中存放的程序集在80x86體系統通常叫做BIOS

BIOS由兩部分組成: POST代碼和運行時服務


加載mbr

硬盤上第0磁道第一個扇區被稱爲MBR,也就是Master Boot Record,即主引導記錄,它的大小是512字節,別看地方不大,可裏面卻存放了預啓動信息、分區表信息。

系統找到BIOS所指定的硬盤的MBR後,就會將其複製到0×0000 7c00地址所在的物理內存中。其實被複制到物理內存的內容就是Boot Loader,而具體到你的電腦,那就是lilo或者grub了(GRUB原來就是Bootloader)。

提取MBR的信息

要看MBR的內容,請使用下面的命令

#從/dev/sda上讀取前512個字節的內容,並將其寫入mbr.bin文件中

[root@localhost pam.d]# dd if=/dev/sda of=mbr.bin bs=512 count=1

#以十六進制和ASCII碼格式打印這個二進制文件的內容

[root@localhost pam.d]# od -xa mbr.bin

加載bootloader

在嵌入式系統中,啓動第一步、第二步不存在的,直接從Bootloader開始運行

Boot Loader 就是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序。初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖,從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態,以便爲最終調用操作系統內核做好一切準備。系統讀取內存中的grub配置信息(一般爲menu.lst或grub.lst),並依照此配置信息來啓動不同的操作系統。

  • Bootloader從地址爲0x0009 0200開始存入RAM中,而setup()函數鏈接在此處,然後跳轉setup()開始執行,作用再次初始化硬件設備(BIOS已經初始化了)

  • setup()結束跳轉到startup_32(),這裏面會解壓內核,也就是第四步中提到的,然後跳轉到0x0010 0000處。

  • 執行第二個startup_32()函數,與前一個函數名相同,但是起始物理地址不同,函數結尾會跳轉到start_kernel()處。

  • 執行start_kernel(),作用是完成Linux內核的初始化工作。,幾乎每個內核部件都是由這個函數進行初始化的。

加載內核

根據grub設定的內核映像所在路徑(Bootloader給出Image路徑),系統讀取內存映像,並進行解壓縮操作。此時,屏幕一般會輸出“Uncompressing Linux”的提示。當解壓縮內核完成後,屏幕輸出“OK, booting the kernel”。

系統將解壓後的內核放置在內存之中,並調用start_kernel()函數來啓動一系列的初始化函數並初始化各種設備,完成Linux核心環境的建立。至此,Linux內核已經建立起來了,基於Linux的程序應該可以正常運行了。

至此,Linux內核已經建立起來。

設置運行等級

內核被加載後,第一個運行的程序便是/sbin/init,該文件會讀取/etc/inittab文件,並依據此文件來進行初始化工作。

其實/etc/inittab文件最主要的作用就是設定Linux的運行等級,其設定形式是“:id:5:initdefault:”,這就表明Linux需要運行在等級5上。Linux的運行等級設定如下:

0:關機

1:單用戶模式

2:無網絡支持的多用戶模式

3:有網絡支持的多用戶模式

4:保留,未使用

5:有網絡支持有X-Window支持的多用戶模式

6:重新引導系統,即重啓

初始化系統設置

在設定了運行等級後,Linux系統執行的第一個用戶層文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit腳本程序,它做的工作非常多,包括設定PATH、設定網絡配置(/etc/sysconfig/network)、啓動swap分區、設定/proc等等

啓動內核模塊

依據/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目錄下的文件來裝載內核模塊。

執行不同級別的腳本程序

根據運行級別的不同,系統會運行rc0.d到rc6.d中的相應的腳本程序,來完成相應的初始化工作和啓動相應的服務。

執行個性化程序

rc.local就是在一切初始化工作後,Linux留給用戶進行個性化的地方。你可以把你想設置和啓動的東西放到這裏。

進入登陸狀態

執行/bin/login


Grub是一個系統引導程序,其又分成兩個階段:第一階段:保存在MBR中,用匯編編寫,也就是MBR中的引導程序部分,功能包括:①基礎硬件設備初始化(屏蔽所有中斷、關閉處理器內部指令/數據cache等);②爲加載Grub的另一部分Stage2準備空間;③如果從某個固態存儲介質中,則拷貝Grub中Stage2到RAM空間中;④設置好堆棧;⑤跳轉到Stage2的C程序入口點;第二階段:通常由C語言編寫,功能包括:①初始化本階段使用到的硬件設備;②檢測系統內存映射;③將kernel映像和根文件系統映像從Flash讀到RAM中;④爲內核設置啓動參數;⑤調用內核。----------分隔符------------第二階段通常保存在/boot/grub中,當我們啓動系統進入Grub界面,會看到選擇信息,如果我們編譯了系統內核的話,我們可以選擇從某個內核啓動。同時注意Grub配置文件和內核在/boot分區。從前面分析可以看出,Grub第一階段需要到MBR中讀引導程序,第二階段需要到/boot分區讀系統內核和配置文件。


發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章