前言
Linux啓動的過程在實際生產中有着至關重要的作用。試想一下，如果我們在實際生產中服務器因爲某一個服務出了問題，而不能啓動，這時我們應該怎麼辦。如果我們瞭解Linux的詳細啓動過程，知道是在哪一個環節出了問題，我們就能夠進入到相應的環節，排除掉相應的問題，從而解決實際生產中的問題。
同時，我們在這裏提出一個問題，有誰知道Windows的啓動過程呢？如果啓動過程出了問題，我們該怎麼辦呢？恐怕答案只有重啓系統了吧……
Linux 系統的啓動過程對於管理員來說是完全透明的，瞭解了Linux的啓動過程，就好像有了透視眼一樣，能夠清楚的瞭解Linux的一切。知道了這些，不僅能夠解決實際生產中的問題，更能夠自己來製作Linux，自己定製Linux了，總之Linux大法好……
寫在前面（最重要）
本文部分資料參考了以下博文。
先來看一張圖
可以圖片上點擊右鍵，選擇在新的標籤頁中打開，這樣可以查看大圖。此圖爲筆者根據參考資料重製，轉載請註明出處。
這張圖大體上描述了Linux 的啓動流程，在Linux的不同啓動階段，標註的相應的註釋。本文將在此圖的基礎上，對Linux的啓動過程分階段的進行詳細的描述。同時由於自身能力有限，文中描述難免有紕漏之處，還請各位讀者留言指出，我會及時改正。
Linux啓動過程都經歷了什麼！！
硬件引導啓動
grub啓動引導階段
內核引導階段
init初始化階段
硬件引導啓動
硬件引導啓動過程在Linux和Windows上是相似的。熟悉Windows系統的朋友可以結合Windows的啓動過程來理解。
BIOS 啓動
稍有計算機基礎的人都會知道BIOS(Basic Input / Output System)，又稱爲基本輸入輸出系統，它是一組固化到計算機主板上的一段程序，存儲在ROM中。裏面保存了計算機最基本的輸入輸出程序，計算機啓動的時候首先根據BIOS中提供的信息去查找相應的硬件，並完成最基本的檢測。如果這個過程中出現了問題，系統就不會啓動。
舉一個最簡單的例子，如果系統在BIOS階段發現，內存條沒有成功加載，那麼系統還能夠正常啓動嗎？即便Windows系統在這一點上也是如此的。
MBR 分區引導
關於Linux系統的分區結構有兩種方式，分別是MBR分區和GPT分區。二者在分區結構上有很大的不同，區別也很多，二者的異同可以去查看相關的資料，我們在這裏不做詳細的介紹。
我們以MBR分區爲例，來介紹Linux的啓動過程。
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，預啓動信息、分區表信息。
在計算機完成了BIOS階段之後，系統會找到BIOS中指定的硬盤的MBR，此時系統啓動的控制權就移交到MBR階段。如圖所示，在MBR由三部分組成，分別是BootLoader(主引導程序)，DPT（硬盤分區表）和55AA（硬盤有效標誌）。其詳細結構可參考上圖。
grub 啓動引導階段
系統啓動到MBR階段的時候會讀取MBR中記錄的BootLoader。所謂的BootLoader指的就是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序，我們可以初始化硬件設備、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。在Linux 中就是grub。
Linux 中的grub 啓動位於/boot/grub/目錄下
實驗 如果僅僅保留 grub.conf 文件，系統能夠正常啓動嗎？
僅僅保留 grub.conf 在啓動過程發生的錯誤，提示信息如下圖所示
stage 1階段
系統進入到MBR階段中，就會直接將磁盤的前446字節讀入內存中，也就是BootLoader。stage 1階段就是指的這一段。
stage 1 階段的任務非常簡單，就是將硬盤中的這446個字節讀入內存中，並解析，然後爲下一個階段做好準備。
實驗 如果Stage1 階段被破壞了，如何修復啓動？
前面我們說過，Stage1 主要位於BootLoader 中，也就是硬盤的第0個磁道的第一個扇區的前446個字節，那麼我們只要將446個字節破壞掉了就可以模擬這個實驗。先看下面一個動圖。
從圖中可以看到，這時系統會直接進入救援模式。因爲系統找不到找不到硬盤啓動代碼。所以我們就進入到救援模式，進行一系列的救援操作。
grub-install的作用就是重新安裝grub，會恢復/boot/grub 目錄下的文件。 我們在執行grub-install的過程，不僅修復了stage1 階段，還修復了stage1.5階段和stage2階段。
stage 1.5階段
stage1 位於/boot基本磁盤分區中，爲識別內核文件所在的文件系統提供系統識別擴展。 Stage 1.5 是橋樑，Stage 1 並不能直接識別文件系統，所以需要Stage 1.5來引導某個文件系統當中的Stage 2.
stage 2階段
stage 2階段是GRUB的核心程序，能讓用戶以菜單方式將操作系統加載、新增參數、修改選項，這些全都是stage2的功用。對GRUB來說，stage2除了不能自己啓動外，剩下的事情全都由stage2完成。像是用戶在啓動時所看到的GRUB啓動倒數畫面，或是緊接着的啓動菜單畫面，就都是由stage2所提供的。 在 /boot/grub/目錄下可以看到由一個stage2 的文件，就是這個文件起到了至關重要的作用。
在Stage 2階段 會讀取 grub.conf 文件，而grub.conf 文件也是在Linux的整個啓動過程中佔據着尤爲重要的一環。
grub.conf 配置文件
grub.conf 文件在啓動過程中有着很大的作用
能夠指定默認啓動的內核或者系統
提供交互式接口
提供啓動時的密碼保護
下面我們就會詳細的解釋一下grub.conf 這個配置文件。如下圖所示，是我們自定義的grub.conf文件。
default=0 默認啓動的是哪個操作系統
timeout=5 選擇需要啓動的操作系統所需要的時間，如果5秒鐘之內不選的話，就啓動默認內核或者操作系統
splashp_w_picpath 啓動菜單的背景 ，也就是在選擇 需要啓動的內核或者操作系統的界面
passwd 輸入啓動項的密碼，意思就是說在看到系統啓動項之後，只有輸入密碼才能進行命令操作，比如說進入單用戶。這裏配置密碼的方式有多種，可以以明文的形式進行配置也可以以加密的形式進行配置。而加密的方式有兩種，
grub-md5-crypt,grub-crypt. 在文件中配置如下所示。
passwd magedu passwd --md5 加密密碼 passwd --encrypted 加密密碼
hiddenmenu 隱藏選擇kernel或操作系統菜單，只有出現等待界面後按下enter鍵纔會出現。如果沒有這個字段，則每次系統啓動都會出現這個選擇菜單。
title 定義需要啓動的菜單，(hd0,0) 可以去掉，但是 kernel 和 initrd 兩者的順序不能顛倒,否則系統啓動失敗。
rhgb 選項可以去掉，隱藏 啓動的動畫界面(通常是CentOS 6 或者 CentOS 7的LOGO)，直接顯示字符界面，字符界面上顯示的是各種服務的相關啓動信息
quiet 默認隱藏內核的啓動信息，如果去掉，啓動時不光顯示服務的啓動信息，還顯示內核的啓動信息。
如果我們隱藏了內核的啓動信息，去哪裏能夠查看內核的啓動信息呢？
cat /proc/cmdline 會顯示與grub.conf 一致的內核信息。
內核引導階段
Kernel，內核，Kernel是Linux系統最主要的程序，實際上，Kernel的文件很小，只保留了最基本的模塊，並以壓縮的文件形式存儲在硬盤中，當GRUB將Kernel讀進內存，內存開始解壓縮內核文件。講內核啓動，應該先講下initrd這個文件，
initrd(Initial RAM Disk)，它在stage2這個步驟就被拷貝到了內存中，這個文件是在安裝系統時產生的，是一個臨時的根文件系統(rootfs)。因爲Kernel爲了精簡，只保留了最基本的模塊，因此，Kernel上並沒有各種硬件的驅動程序，也就無法識rootfs所在的設備，故產生了initrd這個文件，該文件裝載了必要的驅動模塊，當Kernel啓動時，可以從initrd文件中裝載驅動模塊，直到掛載真正的rootfs，然後將initrd從內存中移除。
Kernel會以只讀方式掛載根文件系統，當根文件系統被掛載後，開始裝載第一個進程(用戶空間的進程)，執行/sbin/init，之後就將控制權交接給了init程序。
init 初始化階段
init 過程，顧名思義，就是對操作系統進行初始化的一個過程，此時操作系統內核已經在內存中加載。實際上是根據/etc/inittab(定義了系統默認運行級別)設定的動作進行腳本的執行，第一個被執行的腳本爲/etc/rc.d/rc.sysinit，這個是真正的OS初始化腳本 相關的內容以及配置在圖中已經有了詳細的描述，此處不再詳述。
綜上，系統啓動流程進行了大體的介紹，無奈，時間緊張，有很多地方只是簡單地一筆帶過。實際生產中，有些細節也很重要，包括整個啓動過程中每一個環節如果出了故障應該如何修復，都是值得詳細描述的知識點。以後有時間會回來重新更新補充，以圖做到更好。
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