linux系统启动流程

linux CentOS 6的启动流程

linux系统的结构可以分为三个部分：

1.kernel+rootfs(内核与根文件系统)

kernel主要负责进程管理，内存管理，网络管理，驱动程序，文件系统，安全功能等
rootfs:面向用户的根文件系统

2.库：函数集合，编译好的二进制文件，用于在链接阶段同目标代码一起生成可执行文件，不能直接使用，只能用来调用
procedure: 过程调用
函数调用：必须要有返回值即结果

3.程序：依赖于配置文件的可执行应用

接下来我们开始介绍系统的启动流程：

首先我们大概了解一下启动流程：
POST --> Boot Sequence(BIOS) --> Boot Loader (MBR) --> Kernel(ramdisk) --> rootfs --> switchroot --> /sbin/init -->(/etc/inittab, /etc/init/*.conf) --> 设定默认运行级别 --> 系统初始化脚本 --> 关闭或启动对应级别下的服务 --> 启动终端

第一步：POST(Power-on self test)：加电自检，其中包括BIOS（Basic Input and Output System）
具体自检项目主要为系统的硬件：CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等

第二步：BOOT Sequence(boot 引导次序)：
按次序查找各引导设备，第一个由引导程序的设备即为本次启动用到的设备，找到设备后，会加载主引导记录MBR，大小为512个字节，主要储存预启动信息，分区表信息
注：MBR概括:
bootloader： 主引导记录，占用446位
Partition table:文件系统分区表,占用64位
Magic number:磁盘的有效标志55AA,16进制检测是否存在,占用2位

所以对于磁盘来讲MBR所占用的字节为446+64+2=512位，位于第一块磁盘的前512个字节中，系统BIOS检测到磁盘里MBR以后即找到引导grub，grub就于MBR中

第三步：boot loader引导装载程序，
bootloader为操作系统内核运行的一小段程序，通过初始化硬件设备，建立内存空间的映射图，从而将软硬件环境初始化完成，boot loader有若干种，其中grub，Lilo和spfdisk是常见的boot loader
这里我们选择grub，环境初始化成功后，系统读取内存中的grub配置信息即/boot/grub/grub.conf

第四步：内核初始化（kernel）：
根据grub设定的内核映像所在路径，系统读取内存映像并进行解压缩操作此时，屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后，屏幕输出“OK, booting the kernel”。系统将解压后的内核放置于内存中，并调用start_kernel1()函数来启动一系列初始化函数并初始化各种设备，完成linux核心环境的建立，至此，linux内核建立完成，基于linux程序可以运行

第五步：通过基于用户层的init来设置运行级别：
内核加载后，第一个运行的程序为/sbin/init文件，该文件会读取/etc/inittab文件以完成初始化工作，其中包括设定运行系统的级别：

运行级别：为了系统的运行或维护等应用目的而设定

由0-6，7个级别，分别如下
0:关机
1：单用户模式，(root,无须登陆）singel,维护模式
2：多用户模式，会启动网络功能，但不会启动NFS，维护模式
3: 多用户模式，正常模式：默认为文本界面
4：预留界别；可同3级别
5：多用户模式，正常模式，图形界面；
6：重启
格式为：id:3:initdefault: 意思为当前系统运行级别为3级别

默认级别为3和5

切换级别：init #（#为以上数字级别）

[root@www ~]# init 3#
[root@www ~]# runlevel ; who -r
4 3   #上次使用级别为4 ，当前级别为3
run-level 3  2015-09-02 01:30   last=4

查看当前运行级别：runlevel ; who -r

[root@www ~]# runlevel ; who -r
N 3
run-level 3  2015-09-01 16:59

第六步： init进程执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件
设定完运行级别后，linux系统将执行第一个用户层文件就是rc.sysinit脚本文件，其中包括网络配置，启动swap，PATH等一些主要程序

[root@www rc.d]# vim rc.sysinit
# Taken in part from Miquel van Smoorenburg's bcheckrc.
#
HOSTNAME=$(/bin/hostname)  #主机名
set -m
if [ -f /etc/sysconfig/network ]; then
. /etc/sysconfig/network    #加载网卡信息
fi
if [ -z "$HOSTNAME" -o "$HOSTNAME" = "(none)" ]; then
HOSTNAME=localhost
fi
if [ ! -e /proc/mounts ]; then   #挂载伪文件系统
mount -n -t proc /proc /proc
mount -n -t sysfs /sys /sys >/dev/null 2>&1
fi
if [ ! -d /proc/bus/usb ]; then #检测是否有sub文件系统，否则创建挂载
modprobe usbcore >/dev/null 2>&1 && mount -n -t usbfs /proc/bus/usb /proc/bus/usb
else
mount -n -t usbfs /proc/bus/usb /proc/bus/usb
fi
#remount /dev/shm to set attributes from fstab #669700
mount -n -o remount /dev/shm >/dev/null 2>&1
#remount /proc to set attributes from fstab #984003
后边省略。。。

从上边我们可以看到rc.sysinit脚本加载的程序有很多

第七步： 启动内核模块

具体依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下文件来装载内核模块

第八步：
执行不同运行级别的脚本程序
根据运行级别的不同，系统会运行rc0.d到rc6.d中相对应的文件来装载内核模块
[root@www boot]# cd /etc/rc.d/
[root@www rc.d]# ls
init.d rc rc0.d rc1.d rc2.d rc3.d rc4.d rc5.d rc6.d rc.local rc.sysinit

rc 0 --> 意味着将读取/etc/rc.d/rc0.d/的文件：

K*: K##*: #运行次序：数字越小，越先运行
S*：S##*：##运行次序，数字越小，越先运行

[root@www rc.d]# ls
init.d  rc  rc0.d  rc1.d  rc2.d  rc3.d  rc4.d  rc5.d  rc6.d  rc.local  rc.sysinit
[root@www rc.d]# cd rc0.d/
[root@www rc0.d]# ls
K01smartd          K50netconsole        K80kdump           K89rdisc
K05atd             K60crond             K83bluetooth       K90network
K05wdaemon         K60nfs               K83nfslock         K92ip6tables
K10cups            K69rpcsvcgssd        K83rpcgssd         K92iptables
K10psacct          K72autofs            K84NetworkManager  K95firstboot
K10saslauthd       K73winbind           K84wpa_supplicant  K99cpuspeed
K15htcacheclean    K74acpid             K85mdmonitor       K99lvm2-monitor
K15httpd           K74haldaemon         K85messagebus      K99rngd
K16abrt-ccpp       K74ntpd              K87irqbalance      K99sysstat
K16abrtd           K75blk-availability  K87restorecond     S00killall
K25sshd            K75netfs             K87rpcbind         S01halt
K30postfix         K75ntpdate           K88auditd
K30spice-vdagentd  K75quota_nld         K88rsyslog
K50dnsmasq         K75udev-post         K89portreserve

第九步： 执行/etc/rc.d/rc.local文件

这个文件主要为系统初始化进入工作后，用户可以自定义个性化的一步

第十步：执行/bin/login程序，进入登陆状态

此时，系统就到达了登陆用户界面，输入uername和password即可登陆系统

启动流程到此结束，，启动流程中间会有好多复杂的函数库调用，这里以后慢慢补充吧！累了。。。。

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