linux系统启动流程

By francis_hao    Jul 15,2018

 

boot-系统启动流程，基于UNIX System V Release 4

描述

不同发行版的系统启动流程也不尽相同，但是也可粗略的划分为以下几部分：

1. hardware

2. operating system (OS) loader

3. kernel

4. root user-space process (init and inittab)

5. boot scripts

 

Hardware

按下启动或者重启之后，控制权就交给了存储在只读存储器（通常是PROM）里的程序了，通常这个程序被叫做BIOS。BIOS会执行一些基本的自测，并且会从非易失性存储中读取参数，在PC中，存储是基于电池的CMOS存储器。在非PC中，通常叫做"the NVRAM" (nonvolatile RAM)。

存储的参数在不同系统中其内容也不同，但是基本来说，需要由其指定由哪块设备提供OS loader，这样的设备通常叫做"the boot device"。硬件启动步骤就是从boot device的固定位置加载OS loader并把控制权交给它。

 

OS loader

OS loader的主要任务就是从某块设备中定位内核，加载并运行。大部分OS loader允许用户进行交互，这样就可以选择要加载的内核，并传输一些可选的参数。

在很多系统里，OS loader会受到很多限制，比如大小，因此这个部分有时候会被分成两个阶段。

linux系统里OS loader通常是lilo(8) 或 grub(8)

 

Kernel

当内核被加载，它会初始化各种组件和操作系统，对应每个部分任务的软件被认为是驱动，内核启动一个内核进程用于虚拟内存交换，进程叫做"kswapd"，之后会挂载一些文件系统在根目录下。

一些参数可能会被传递给内核，比如改变挂载的主文件系统，详细的参数参见bootparam(7)。

在这之后，内核会创建初始化用户进程，并给它数值为1的PID，典型的，是执行程序/sbin/init，但是也可以由参数指定。

 

Root user-space process

说明：下面的描述是基于UNIX System V Release 4的。然而，很多系统使用了另一种相关但是从根本上不同的方法，systemd(1)。其对应的启动过程细节在bootup(7)。

当/sbin/init启动后，它读取/etc/inittab文件以获取运行级别，每个运行级别对应一系列的服务。超级用户可以通过init(1)改变运行级别，而且可以通过runlevel(8)查询当前的运行级别。然而，通过编辑该文件来管理独立的服务并不是很方便，/etc/inittab只是用来引导一系列的脚本，由这些脚本来实现实际的启动/关闭独立的服务

 

Boot scripts

对于每个托管的服务（mail, nfs server, cron, etc），有独自的一个启动脚本在一个特殊的目录下（大部分是/etc/init.d），脚本可以接受start、stop等参数。

 

Sequencing directories

为了使特定的脚本在特定的运行级别下开始/停止，并且有特定的次序，因此使用了排序的目录，通常的形式是/etc/rc[0-6S].d，每个目录下是连接到/etc/init.d目录里的脚本的连接。

一个最初的脚本（通常是/etc/rc）从inittab被调用，这个脚本调用对应目录的脚本链接，其中链接以'S'开头的表示以start参数调用，以'K'开头的表示以stop参数调用，而脚本的执行顺序则是根据数字顺序进行的，比如

/etc/rc2.d/S12syslog会先于/etc/rc2.d/S80sendmail执行，而/etc/rc2.d/K10xfs则会以stop执行

很多系统管理这些链接是通过chkconfig(8)来进行的。

 

 

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参考

【1】 man 7 boot