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2024年3月30日发(作者：jquery下载文件流)
6.2 Linux系统的引导过程
Linux系统的引导和初始化过程可以分为两个阶段，如图6.3所示
图6.3 Linux内核启动过程示意图
第1阶段：完成硬件检测、初始化和内核的引导。
第2阶段：主要是init初始化进程的执行。
1．BIOS自检
计算机通电后，首先由BIOS进行自检，即所谓的POST（Power On Self Test），对硬件
进行检测，然后BIOS 必须确定要使用哪个设备来引导系统，此时会根据CMOS中设置的
引导顺序，搜索处于活动状态并可引导的设备（硬盘、CDROM、USB设备或软盘），当找
到一个引导设备之后，从中读出引导块或MBR（MBR，Master Boot Record）。主引导记录
MBR中包含主引导加载程序。MBR是一个512B大小的扇区，位于磁盘的第一个扇区中（0
道0面1扇区）。当MBR被加载到RAM中之后，BIOS会把控制权交给MBR。
注意，要看MBR的内容，可以执行如下命令：
# dd if=/dev/hda of= bs=512 count=1
# od -xa
//从/dev/hda上读取前512B的内容，将其写入文件中
//以十六进制和ASCII码格式打印这个二进制文件的内容
MBR中的主引导加载程序是一个512B大小的映像，其中包含程序代码和一个分区表。
前446B是主引导加载程序，其中包含可执行代码和错误消息文本。接下来的64B是分区表，
其中包含4个分区的记录（每个记录的大小是16个字节）。MBR以两个特殊数字的字节
（0xAA55）结束。这个数字会用来进行MBR的有效性检查。
2．启动GRUB
GRUB是引导加载程序，会引导操作系统。当机器引导它的操作系统时，BIOS会读取
引导介质上最前面的512字节（MBR，Master Boot Record）
主引导加载程序（第一阶段的引导加载程序）的主要作用是查找并加载次引导加载程序，
它是通过在分区表中查找一个活动分区来实现这种功能的。当找到一个活动分区时，会扫描
分区表中的其它分区，以确保它们都不是活动的。当这个过程验证完成之后，就将活动分区
的引导记录（第二阶段的引导加载程序）从这个设备中读到RAM中，并执行它。
第二阶段的引导加载程序（次引导加载程序）可以更形象地称为内核加载程序。主要作
用是将默认的内核映像和initrd映像加载到内存中。
在PC环境中，第一阶段和第二阶段的引导加载程序一起称为GRand Unified Bootloader
（GRUB）。在GRUB命令行环境中（启动电脑后，在GRUB界面中按C键进入），可以使
用initrd映像引导一个特定的内核，方法如下：
grub> kernel (hd0,2)/
Possible files are: lost+found sys proc var tmp dev etc root selinux usr bin boot home li
b media mnt opt sbin srv misc tftpboot .autofsck net cache_db
grub> kernel (hd0,2)/boot/5
[Linux-bzImage, setup=0x1e00, size=0x1bbeb4]
grub> initrd (hd0,2)/boot/
[Linux-initrd @ 0x2fd79000, 0x266c72 bytes]
grub>
当内核映像被加载到内存后，内核阶段就加开始了。
3．加载内核
当内核映像被加载到内存中，并且阶段2的引导加载程序释放控制权之后，内核阶段就
开始了。内核映像并不是一个可执行的内核，而是一个压缩过的内核映像。通常它是一个
zImage（压缩映像，小于512KB）或一个bzImage（较大的压缩映像，大于512KB）。在这
个内核映像前面是一个例程，它实现少量硬件设置，并对内核映像中包含的内核进行解压，
然后将其放入高端内存中，如果有初始RAM磁盘映像，就会将它移动到内存中，并标明以
后使用。然后该例程会调用内核，并开始启动内核引导的过程。
在内核引导过程中，初始RAM磁盘（initrd）是由次引导加载程序加载到内存中的，它
会被复制到RAM中并挂载到系统上。这个initrd会作为RAM中的临时根文件系统使用，
并允许内核在没有挂载任何物理磁盘的情况下完整地实现引导。由于与外围设备进行交互所
需要的模块可能是initrd的一部分，因此内核可以非常小，但是仍然需要支持大量可能的硬
件配置。在内核引导之后，就可以正式挂载根文件系统了，此时会将initrd根文件系统卸载
掉，挂载真正的根文件系统。
注意：在一个没有硬盘的嵌入式环境中，initrd可以是最终的根文件系统，或者通过网
络文件系统（NFS）挂载最终的根文件系统。
4．执行init进程
内核被载入内存，开始运行并初始化所有的设备驱动程序和数据结构等之后，内核将生
成第一个进程―init（实际上依次寻找/sbin/init、/etc/init、/bin/init或/bin/sh，将执行第一个
找到的，如果这4个文件都不存在，将给出“No init found. Try passing init= option to kernel."
错误提示，内核启动失败。详细分析见5.3节）。init进程是一个由内核启动的用户级进程，
是系统上运行的所有其它进程的父进程，它会观察其子进程，并在需要的时候启动、停止、
重启它们，主要用来完成系统的各项配置。该进程对于Linux系统的正常工作是非常重要的。
init的主要工作是根据/etc/inittab文件来执行相应的脚本，进行系统的初始化，如设置键
盘、字体、装载模块、设置网络等。所以，init进程执行的每一步都是由/etc/initab文件中的
配置决定的，以下是RadHat的/etc/inittab文件的例子：
# inittab This file describes how the INIT process should set up
# the system in a certain run-level.
# Author: Miquel van Smoorenburg,
# Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes
# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:
# 0 - halt (Do NOT set initdefault to this) //停机（不要把initdefault设置为0，否则开机之后就会自动关机 ）
# 1 - Single user mode //单用户模式
# 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking) //多用户模式，但是没有NFS
# 3 - Full multiuser mode //完全多用户模式
# 4 - unused //没有使用
# 5 - X11 //X-windows模式
# 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this) //系统重新启动（不要把initdefault设置为6,否则开机之后就会重启 ）
#
id:5:initdefault: //该命令指出缺省的运行级别为5，即开机后进入X-window模式
# System initialization.
#系统启动之后自动执行/etc/rc.d/t脚本，当运行级别为5时，会以5为参数运行/etc/rc.d/rc 5脚本，
# init进程将等待其返回（wait）
si::sysinit:/etc/rc.d/t
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
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