linux开机过程

一、MBR(main boot record)主引导记录

     主引导记录位于0盘面，0磁道，0扇区，早期由512个字节组成。

     其中446个字节是boot loader程序。Boot Loader是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最 终调用操作系统内核准备好正确的环境，最后从别处（Flash、以太网、UART）载入内核映像并跳到入口地址。

    接着64个字节，其中每16个字节标识一个分区，

    最后两个字节是魔数，用来标识MBR是否有效。

 

1.1 bootloader介绍

     刚刚说到 Loader 的最主要功能是要认识操作系统的文件格式并据以加载核心到主内存中去运行。 由於不同操作系统的文件格式不一致，因此每种操作系统都有自己的 boot loader 啦！用自己的 loader 才有办法加载核心文件嘛！那问题就来啦，你应该有听说过多重操作系统吧？也就是在一部主机上面安装多种不同的操作系统。 既然你 (1)必须要使用自己的 loader 才能够加载属於自己的操作系统核心，而 (2)系统的 MBR 只有一个，那你怎么会有办法同时在一部主机上面安装 Windows 与 Linux 呢？

    其实每个文件系统 (filesystem, 或者是 partition) 都会保留一块启动磁区 (boot sector) 提供操作系统安装 boot loader ， 而通常操作系统默认都会安装一份 loader 到他根目录所在的文件系统的 boot sector 上。如果我们在一部主机上面安装 Windows 与 Linux 后，该 boot sector, boot loader 与 MBR 的相关性会有点像下图：

图  boot loader 安装在 MBR, boot sector 与操作系统的关系

如上图所示，每个操作系统默认是会安装一套 boot loader 到他自己的文件系统中 (就是每个 filesystem 左下角的方框)，而在 Linux 系统安装时，你可以选择将 boot loader 安装到 MBR 去，也可以选择不安装。 如果选择安装到 MBR 的话，那理论上你在 MBR 与 boot sector 都会保有一份 boot loader 程序的。 至於 Windows 安装时，他默认会主动的将 MBR 与 boot sector 都装上一份 boot loader！所以啦， 你会发现安装多重操作系统时，你的 MBR 常常会被不同的操作系统的 boot loader 所覆盖。

     我们刚刚提到的两个问题还是没有解决啊！虽然各个操作系统都可以安装一份 boot loader 到他们的 boot sector 中， 这样操作系统可以透过自己的 boot loader 来加载核心了。问题是系统的 MBR 只有一个哩！ 你要怎么运行 boot sector 里面的 loader 啊？这个我们得要回忆一下第三章约略提过的 boot loader 的功能了。boot loader 主要的功能如下：

• 提供菜单：使用者可以选择不同的启动项目，这也是多重启动的重要功能！
• 加载核心文件：直接指向可启动的程序区段来开始操作系统；
• 转交其他 loader：将启动管理功能转交给其他 loader 负责。

     由于具有菜单功能，因此我们可以选择不同的核心来启动。而由於具有控制权转交的功能，因此我们可以加载其他 boot sector 内的 loader 啦！不过 Windows 的 loader 默认不具有控制权转交的功能，因此你不能使用 Windows 的 loader 来加载 Linux 的 loader 喔！这也是为啥第三章谈到 MBR 与多重启动时，会特别强调先装 Windows 再装 Linux 的缘故。 我们将上述的三个功能以底下的图示来解释你就看的懂了！(与第三章的图示也非常类似)

图  启动管理程序的菜单功能与控制权转交功能示意图

      如上图所示，我的 MBR 使用 Linux 的 grub 这个启动管理程序，并且里面假设已经有了三个菜单， 第一个菜单可以直接指向 Linux 的核心文件并且直接加载核心来启动；第二个菜单可以将启动管理程序控制权交给 Windows 来管理，此时 Windows 的 loader 会接管启动流程，这个时候他就能够启动 windows 了。第三个菜单则是使用 Linux 在 boot sector 内的启动管理程序，此时就会跳出另一个 grub 的菜单。

而最终 boot loader 的功能就是加载 kernel 文件

二、系统的启动过程

     linux开机顺序，第一先读bios，读取硬件信息，然后根据bios的设定读取第一个硬盘的master boot record即MBR。MBR中安装有boot loader，boot loader解释核心的文件系统并且指向系统核心的文件。通过boot loader解压缩系统核心，并将系统核心加载到内存中。总之，系统先读bios，再根据bios读取硬盘的MBR，再根据MBR中的boot loader分析系统核心的文件系统。并指向系统核心。grub是安装在MBR内一个小程序，这个小程序能够认识核心的文件系统。

 顺序如下：

1.加载 BIOS 的硬件资讯与进行自我测试，并依据配置取得第一个可启动的装置；

2.读取并运行第一个启动装置内 MBR 的 boot Loader (亦即是 grub, spfdisk 等程序)；

3.依据 boot loader 的配置加载 Kernel ，Kernel 会开始侦测硬件与加载驱动程序；

4.在硬件驱动成功后，Kernel 会主动呼叫 init 程序，而 init 会取得 run-level 资讯；

5.init 运行 /etc/rc.d/rc.sysinit 文件来准备软件运行的作业环境 (如网络、时区等)；

6.init 运行 run-level 的各个服务之启动 (script 方式)；

7.init 运行 /etc/rc.d/rc.local 文件；

8.init 运行终端机模拟程序 mingetty 来启动 login 程序，最后就等待使用者登陆啦；