Linux的启动流程

一、centos6的启动流程

 

第一步：开启开机按钮，计算机加载BIOS自检。

打开计算机电源，计算机首先会加载BIOS信息，进而对CPU信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息等进行自检。当正确检查完所有硬件信息后，计算机就会根据BIOS里的设置去读取相应的启动系统里的硬件设备，如果预先设定了从硬盘启动加载系统，那么BIOS就会读取硬盘的MBR（即0磁道0柱面1扇区的前446字节），接下来才开始加载内核文件，然后交由Linux来控制系统运行。

第二步：读取MBR信息。

MBR全称为Master Boot Record，中文的意思是主引导记录，它位于磁盘上的0柱面0磁道1扇区，整个大小是512字节，MBR里面存放了系统预启动信息、分区表信息及分区标志等。
在MBR的512字节中，第一部分为引导记录区，占有前446字节大小，其作用是找到标记为活动的分区，并将活动分区的引导记录读入内存。
第二部分为分区表，占有后面剩下全部的66字节大小，用于记录磁盘的分区信息，这其中，前64字节是磁盘分区表信息，后2字节是分区的结束标志"AA"。
计算机读取BIOS所指定的磁盘MBR信息之后，就会将其读入到内存中。被读入到内存中执行的其实就是Boot Loader（引导加载程序），对应于Linux系统，就是加载Grub信息。

第三步：加载Grub菜单（Boot Loader，引导加载程序）。

引导加载程序（Boot Loader）是计算机在加载操作系统内核之前运行的一段小程序。这段小程序可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境加载到一个适合的状态，以便为最终调用操作系统内核做好准备。通常，引导加载的程序依赖于硬件实现，早期的Linux系统常见的引导加载程序包含2种，即Grub和Lilo，现如今Grub已经成为了主流（类似于Windows下的boot.ini引导文件）。

引导加载程序读取grub.conf文件的配置信息，然后根据对应的配置信息来启动不同的操作系统，grub.conf的配置信息及详解如下所示：

[root@node1 boot]# cat /etc/grub.conf #<==也可读取/boot/grub/menu.lst或/boot/grub/grub.conf。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
...此处省略多行注释信息，其实这里的注释已经解释得很清楚了，只是90%的初学者不会看这里...
default=0 #<==默认情况下如何加载系统，0表示加载菜单中对应的第一个名字，多系统时可以调节默认加载项。
　　　　　　　　 
timeout=5 #<==表示多少秒之后开始加载默认的系统，为管理员提前选择留出时间。
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz  #<==启动时显示的背景图标，(hd0,0)代表/boot分区。
                                             
hiddenmenu  #<==系统启动时，会隐藏启动菜单信息，按默认设置即可启动系统，除非用户按键干预。
password [–md5|–encrypted ] STRING      #<==编辑Grub菜单时需要认证，Linux优化之一，默认为没有。
                                            
title CentOS 6 (2.6.32-696.el6.x86_64)  #<==要启动的系统对应的项目名称，可按需修改。
root (hd0,0)  #<==引导内核文件和内核所需驱动文件所在的分区，(hd0,0)代表/boot分区。
              #<==其中hd0表示计算机的第一块磁盘，(hd0,0)中逗号后面的0表示第一个分区,即(hd0,0)表示第一块磁盘的第一个分区，即/dev/sda1（分区通常是最先独立分出的/boot分区，对应的设备名就是sda1）。
kernel /vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64 ro root=UUID=491eabe5-e6c0-4457-9bdb-b37cc6751308 rd_NO_LUKS rd_NO_LVM LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet  #<==位于boot分区上的内核文件，及一堆可选内核参数。
            #<==/vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64为内核文件。root=UUID=后面一串数字表示根对应的设备信息（/dev/sda3），其他介绍的作用不大，忽略即可。
initrd /initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img  #<==内核启动所需的驱动文件的所在地，存在于boot区。

第四步：加载kernel内核以及驱动程序。

根据Grub设定的内核映像所在的路径，系统会读取内存映像，并进行解压缩操作。完成解压缩内核之后，屏幕会输出“OK，booting the kernel”的信息。其实就是根据grub.conf中的如下设置加载内核及相关参数：

kernel /vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64 ro root=UUID=491eabe5-e6c0-4457-9bdb-b37cc6751308 rd_NO_LUKS rd_NO_LVM LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet

#此外，还会加载内核所需的驱动程序文件，进而挂载并读取根分区的信息，加载操作系统文件。示例代码如下：
initrd /initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img

第五步：启动init进程，读取inittab文件。

加载完内核的相关文件以后，系统第一个运行的程序为/sbin/init，因此，init进程对应的进程号永远为1，相当于是所有Linux进程的祖先。
此时init程序会读取/etc/inittab文件，并依据此文件来进行初始化工作。其实CentOS6以来的/etc/inittab文件最主要的作用就是设定了Linux以什么样的运行等级启动，其设定配置是“id：3：initdefault：”，其中的3就是表明Linux需要运行在3级别上。

第六步：init进程执行rc.sysinit初始化系统。

init进程会根据inittab的设置加载/etc/rc.d/rc.sysinit，并进行初始化，系统设置包括但不限于如下内容。
设置主机名、设置欢迎信息、激活udev和selinux、加载/etc/fstab（挂载磁盘设备等）、设置系统时钟、读取/etc/sysctl.conf设置内核参数、激活lvm及software raid设备、加载额外设备的驱动程序、各种清理操作（如清理日志）等。

#注意：CentOS6以后，init进程不再读取inittab加载/etc/rc.d/rc.sysinit了，而是读取/etc/init/rcS.conf文件加载/etc/rc.d/rc.sysinit，并对系统进行初始化系统设置

第七步：init进程加载内核相关模块。

CentOS5下是读取/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来加载内核模块，而在CentOS6下则是加载/etc/sysconfig/modules/下的内核模块。

第八步：init进程执行对应运行级别下的脚本。

根据系统设定运行级别的不同，系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应脚本程序，从而完成相应的初始化工作，以及启动相应的服务。
#注意：需要特别说明的是，在CentOS6以后的版本中，init进程不再读取inittab加载运行级别对应的脚本了，而是读取/etc/init/rc.conf加载指定运行级别下的脚本

第九步：加载/etc/rc.local。

rc.local就是在系统做好一切初始化工作之后，留给管理员自主设置的一个文件。可以将需要跟随计算机启动的程序启动命令放置到这里。

第十步：启动mingetty，进入登录前的状态。

系统读取/etc/init/tty.conf（早期也是读取inittab进行设置的），设置对应运行级别的终端，启动mingetty，进入登录前的状态

二、centos7的启动流程

 

CentOS7和CentOS6的启动流程绝大部分还是相同的，但也有一些小区别，例如，CentOS6下第一个启动的init进程被改为systemd（并行启动模式），前四步与CentOS6启动流程的描述一致。

第一步：开启开机按钮，计算机加载BIOS自检。

第二步：读取MBR信息。

第三步：加载Grub菜单（Boot Loader，引导加载程序）。

第四步：加载kernel内核以及驱动程序。

第五步：启动systemd进程，加载如下文件。

1）执行initrd.target（/usr/lib/systemd/system/initrd.target）包含挂载/etc/fstab文件中的文件系统。
2）systemd执行默认的target配置。
CentOS7已经淡化了CentOS6的运行级别概念，但是为了兼容6以前的用户习惯，仍然以运行级别文件来进行标记，并且每个运行级别文件都有相应的软连接指向，默认的启动文件是/etc/systemd/system/default.target，根据它的指向可以找到系统要进入哪个模式。
早期的7种运行级别对应于5个启动模式：
runlevel0.target -> poweroff.target
runlevel1.target -> rescue.target
runlevel2.target -> multi-user.target
runlevel3.target -> multi-user.target
runlevel4.target -> multi-user.target
runlevel5.target -> graphical.target
runlevel6.target -> reboot.target

3）systemd执行sysinit.target，初始化系统及加载basic.target准备启动系统。
4）systemd启动multi-user.target（生产工作模式）下的服务程序，即开机自启动的程序，程序目录为/etc/systemd/system和/usr/lib/systemd/system。
5）systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local内容。
6）systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务。
7）systemd执行graphical所需要的服务（如果安装了图形桌面功能）。