操作系统的启动过程及LILO和Grub介绍

刚好有一个项目让自己做一个livecd，知道了操作系统的启动过程.

1.当有一个X86机器启动以后，系统BIOS开始检测系统参数，如内存大小，日期，时间，磁盘设备，光驱，以及这些磁盘设备用于引导的顺序。

具体细节如下：
A 开机上电，cpu自动把代码寄存器cs设置为0xf000，把段基地址设置为：0xffff 0000 段长度为64kb 而ip设置为0xfff0 因此 cpu代码指针指向 0xffff fff0 地址 ，也就是rom B
Bios的 存放的位置
B 执行bios中的jmp指令，跳转到bios代码中 64kb范围内的某一条指令开始执行，由于在目前的pc中bios容量大约有1-2MB 并存储在闪存rom中，因此为了执行bios超过64kb范围的其他代码或数据，bios首先使用32为寻址方式，bios会把段长度（数据寄存器的访问范围）设置为4GB 而不是原来的64KB，这样cpu就可以操作0-4GB范围执行和操作数据了
C 然后就是常说的加电自检了，bios此时执行一系列硬件检测和初始化，并且将bios内容（代码和数据）复制到低端内存低端1MB的末端的64KB处即 0x00f0 0000 -1MB
D 复制完成后，跳转到这个位置（0xf00000） 让cpu真正运行在实模式下
E bios从硬盘或其他设备把操作系统引导程序加载内存0x7c00处，并跳转到这个地方执行引导程序
通常情况下，Bios被设置成首先检查软驱或光驱，然后尝试从硬盘引导，如果在这些移动设备中，没找到可用于引导的介质，那么bios通常会转向第一块硬盘的最初几个扇区，寻找操作系统的指令。这些扇区就是从一开始装载预选择操作系统的。这个就是俗称的MBR，以前虽然知道MBR，但是现在终于完全理解了MBR在哪里，真实是什么东西了。　

硬盘的物理第一扇（0柱面，0磁道，1扇区）是硬盘主扇MBR,计算机启动时，首先就读取该扇，读出硬盘分区表，从中选择三个主分区中唯一一个具有活动标记的分区，引导该分区上的操作系统。

2.目前，有两种比较主流的装载启动应用程序：LILO和grub。grub经常使用，grub是许多linux默认的引导程序，也经常听说，但是这个LILO还真是不懂。现在先说说LILO吧。

LILO俗称：linux引导程序（linux loader）。LILO是一个启动操作系统的选择程序，它其实写MBR的。假如你的电脑上安装了windows和linux操作系统，你可以配置LILO来引导其中的一个，假如你下次又想运行另一个操作系统，则启动时按Ctrl、Alt、Shift、Caps Lock健会出现boot，此时按Tab健获得LILO的菜单，重新进行配置，写入MBR，这样就可以引导其他 操作系统了，但LILO的优点同时也是自己的缺点，它可以快速安装在MBR上，而有些操作系统不能容忍LILO频繁的修改主引导记录（MBR），因此grub就派上用场了。

小知识：

大多数新电脑都为Microsoft Windows或Mac OS的一些版本安装了引导加载程序。如果计算机使用，就必须安装一个特殊的引导加载程序。这就是在安装linux的时候，要安装grub的原因了，终于搞清楚了。

3.LILO大家有一定了解了，下来说说grub，并说明操作系统启动过程：

grub是一个将引导装载程序安装到主引导记录的程序，MBR位于第一个硬盘的开始扇区，在MBR中的程序其中的特定指令装载一个Grub菜单或Grub命令环境。这使得用户可以进行操作系统的选择，在内核引导时传递特定指令给内核或内核引导前，确定一些系统参数。

grub的运行分下面几步完成的：

1.装载基本的引导程序。基本引导程序位于主引导扇区一个非常小的空间，因此不能载入过多的内容，需要第二次加载引导程序，所以基本引导程序所做的事情就是加载第二引导程序

2.装载第二引导程序，第二引导程序就包含更多的高级功能，允许用户载入一个特定操作系统

3.装载特定的操作系统，linux是通过内核方式加载的，而window是采用链式转载程序，所以在grub.conf中,常会看见linux的加载命令是：

kernel /vmlinuz-xxx-xx

而windows的是：

chainloader +1      #（位于硬盘的第一个扇区内的文件）

现在终于明白怎么回事了。。

上面主要详细讲解了引导程序的过程。

总的操作系统启动过程：

1.系统加电，

2.Bios装载MBR

3.LILO或Grub获得引导控制权

4.显示相应菜单，用户选择启动操作系统

从此各个资源的管理都交给了操作系统。

linux操作系统开始接管后，开始执行kernel内核，开始启动linux，此时应该会启动传说中的init的进程。然后操作系统读fstab、inittab配置文件，挂载rootfs，文件系统等。

bootimage是引导启动image文件，其中包括磁盘引导扇区代码，操作系统加载程序和内核执行代码。
pc启动是 rom bios中的程序会默认启动驱动器上的引导扇区代码和数据读入内存，而引导扇区代码负责 把操作系统加载程序和内核执行代码加载到内存中，然后把控制全交给操作加载程序，进一步准备内核初始化操作。最终 加载程序会把控制权交给内核代码，内核代码若要正常运行就需要文件系统的支持。
rootimage就是向内核提供最基本支持的根文件系统，其中包括操作系统一些最起码的配置文件和命令执行程序。