【Linux】计算机的启动过程

　　计算机启动是一个非常复杂的过程，大致可以分为四个步骤。　　

1.第一阶段：BIOS

　　BIOS是固化到计算机主板上一个ROM芯片上的一段程序，这段程序的主要作用有两个。

1.硬件自检Power-On Self-Test

　　按下电源键后，计算机首先会读取BIOS，然后BIOS检查计算机硬件有没有问题，是否满足运行条件，这个过程叫做“硬件自检”。如果硬件有问题，电脑上的speaker会发出蜂鸣声，根据不同的声音，可以大致判断那部分硬件出现了问题，比如，电脑按下电源键发出短促持续的滴滴声，很有可能是内存条松了。如果没有问题，则会在屏幕上显示CPU、内存、硬盘等硬件信息。

2.获得启动顺序，转交控制权

　　硬件自检通过后，BIOS就要转交控制权，那么到底应该交给谁呢？在BIOS当中有一个外部设备的排序，排在前面的设备就是优先转交控制权的设备。这种排序叫做”启动顺序”（Boot Sequence）。

　　


　　这就是为什么用U盘装系统的时候要将U盘设置为第一启动项。

2.第二阶段：MBR(主引导记录)

　　BIOS根据启动顺序，将控制权转交给排在第一位的启动设备。

　　此时，计算机将这个启动设备的第一个扇区，即boot sector读入内存。这个扇区的大小是512字节，这512个字节可以分为三个部分(参见上一篇文章)。

内容	字节
MBR	前446字节
DPT	64字节
BRID	2字节

　　计算机判断这512字节的最后两个字节是否为0x55和0xAA。如果是，则表明这个设备可以用于启动，如果不是，则将控制权转交给排在第二位的启动设备。重复这个过程，直到找到可以启动的设备。

　　主引导记录只有446个字节，里面一般装的是一个引导加载程序(boot loader)(严格来讲，只是boot loader的主程序)，在Linux系统中一般是grub。引导加载程序会在分区表中找到活动分区(如果某个分区记录的第一个字节值为0x80，则该分区为活动分区，0x00表示非活动分区)，从活动分区当中加载内核到内存当中来。

　　在命令行输入fdisk -l ，即可查看那个分区是激活分区

　　


在/dev/sda1后面有一个*号，表示这个分区是活动分区。

3.第三阶段:加载内核

　　boot loader开始读取内核文件后，接下来，Linux就会将内核解压缩到内存当中，并且利用内核的功能开始测试与驱动各个周边设备，包括存储设备、CPU、网卡、声卡等。此时，Linux内核会重新检测一次硬件，不一定会用BIOS检测到的硬件信息。也就是说，内核此时才开始接管BIOS的工作。内核文件一般放在/boot当中，名字为/boot/vmlinux.

4.第四阶段:运行第一个进程init

　　在内核加载完毕进行完硬件检测和驱动程序加载后，计算机的硬件应该已经准备就绪了。此时，内核会主动调用第一个进程，就是/sbin/init。init进程主要工作有下面几个：

1.获得运行级别

　　init进程首先读取的文件是/etc/inittab，获得运行级别。这个文件其实只有一句话，就是设置默认的运行级别。

　　（centos6和centos5有些区别，centos5的/etc/inittab文件当中出了设置默认运行级别外，还有其他内容。Centos 6弱化了inittab文件的作用）

　　

inittab文件的内容如下:

# inittab is only used by upstart for the default runlevel.
#
# ADDING OTHER CONFIGURATION HERE WILL HAVE NO EFFECT ON YOUR SYSTEM.
#
# System initialization is started by /etc/init/rcS.conf
#
# Individual runlevels are started by /etc/init/rc.conf
#
# Ctrl-Alt-Delete is handled by /etc/init/control-alt-delete.conf
#
# Terminal gettys are handled by /etc/init/tty.conf and /etc/init/serial.conf,
# with configuration in /etc/sysconfig/init.
#
# For information on how to write upstart event handlers, or how
# upstart works, see init(5), init(8), and initctl(8).
#
# Default runlevel. The runlevels used are:
#   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
#   1 - Single user mode
#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
#   3 - Full multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11
#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
#
id:3:initdefault:

前面全部都是注释，只有最后一行设定了默认的运行级别。

2.调用/etc/rc.d/rc.sysinit进行系统初始化

　　init进程确定了运行级别之后，开始调用/etc/rc.d/rc.sysinit脚本，进行系统初始化，这个脚本的工作有很多，具体的工作请参看《鸟哥的Linux私房菜》。

3.根据运行级别启动系统服务

　　系统初始化完成后，init进程根据inittab设置的运行级别(假设为N)，执行/etc/rcN.d/*目录下的所有脚本(其实是链接文件，真实脚本在另外一个文件夹)。

　　这个目录下的链接文件均已K或S开头，K表示要关闭的服务，S表示要启动的服务。数字表示运行的顺序。

4.执行用户自定义开机启动程序(/etc/rc.d/rc.local)

　　/etc/rc.d/rc.local这个文件用于执行用户自定义的开机启动程序，如果你想启动某个脚本，或执行某项命令，直接将其写入这个文件，那么这个脚本或命令在计算机启动时就会被执行。这个文件默认只有一行。

　　


　　就是将/var/lock/subsys/local这个文件“摸”了一下，没有改变这个文件的内容，事实上，这个文件是空的。摸一下这个文件仅仅更新了这个文件的修改时间，即修改时间戳，就是说rc.local的程序已经启动了, 防止重复运行。

　　


　　

5.init执行终端模拟程序mingetty来启动login进程，最后等待用户登录。

　　至此，计算机总算是启动了，这个过程真是无比的艰难。