Linux啓動過程詳解

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啓動第一步--加載BIOS

當你打開計算機電源,計算機會首先加載BIOS信息,BIOS信息是如此的重要,以至於計算機必須在最開始就找到它。這是因爲BIOS中包含了CPU的相關信息、設備啓動順序信息、硬盤信息、內存信息、時鐘信息、PnP特性等等。在此之後,計算機心裏就有譜了,知道應該去讀取哪個硬件設備了。

 

啓動第二步--讀取MBR

衆所周知,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0×7c00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

 

啓動第三步--Boot Loader

Boot Loader 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。

Boot Loader有若干種,其中Grub、Lilo和spfdisk是常見的Loader。

我們以Grub爲例來講解吧,畢竟用lilo和spfdisk的人並不多。

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。

 

啓動第四步--加載內核

根據grub設定的內核映像所在路徑,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。

 

啓動第五步--用戶層init依據inittab文件來設定運行等級

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

關於/etc/inittab文件的學問,其實還有很多,在後序文章中設計到的,賣個關子,敬請期待,呵呵

 

啓動第六步--init進程執行rc.sysinit

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。如果你有興趣,可以到/etc/rc.d中查看一下rc.sysinit文件,裏面的腳本夠你看幾天的:P

 

啓動第七步--啓動內核模塊

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

 

啓動第八步--執行不同運行級別的腳本程序

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。

 

啓動第九步--執行/etc/rc.d/rc.local

你如果打開了此文件,裏面有一句話,讀過之後,你就會對此命令的作用一目瞭然:

# This script will be executed *after* all the other init scripts.
# You can put your own initialization stuff in here if you don’t
# want to do the full Sys V style init stuff.

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。

 

啓動第十步--執行/bin/login程序,進入登錄狀態

此時,系統已經進入到了等待用戶輸入username和password的時候了,你已經可以用自己的帳號登入系統了。:)

===

漫長的啓動過程結束了,一切都清靜了…

其實在這背後,還有着更加複雜的底層函數調用,等待着你去研究…本文就算拋磚引玉了:)

 

本文參考瞭如下文章,精煉薈萃而成:

http://bbs.chinaunix.net/thread-835918-1-1.html

http://hi.baidu.com/fembed/blog/item/b9f0881f51145866f624e4be.html

http://baike.baidu.com/view/9485.htm

Linux啓動過程分析-霍丙全-山東濱州職業學院計算機工程系

Linux啓動過程分析與優化-浙江大學碩士學位論文

感謝上述文章作者:)

 

ps:第一次用wordpress2.7發文章,紀念一下。

ps:朋友說,爲啥把這部分內容放到這裏? 因爲我覺得深入瞭解啓動過程對於編寫優秀的程序其實也是很重要的。

 

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