Linux 开机启动详细流程

一、BIOS 加电自检
    当你按电源开关开机时,电脑会首先去启动BIOS(基本输入输出系统),BIOS一般是集成在主板上的.
BIOS 的工作
    1.检测连接硬件,比如显卡,内存,磁盘等等,检测的目的是以后把这些设备信息提供给操作系统
    2.寻找启动磁盘,每一种BIOS都会有开机启动菜单,可以在菜单里设置以哪个设备启动系统
    比如:光驱,硬盘,网络等等,这个菜单可以设置多个选项,依照设置次序在设备上寻找启动信息
    3.找到了启动硬盘,接着BIOS就会在磁盘上找启动扇区,找到内核启动系统.
        1)先试着寻找第一个扇区,也就是主引导记录MBR(Master Boot Record)
        2)如果第一个扇区上没有没有存在操作系统,再去寻找标记为BOOT的分区.
    不论是MBR还是BOOT分区,存储操作系统的空间都只有446字节;
    如果没有在上面提到的位置找到操作系统的内核,那么BIOS就无法继续启动工作.
    而我们的内核往往会大于446个字节,存放在磁盘的其他位置上,既然446装不下内核,又为了能顺利的找到放在其他位置上的内核,
    人们想出了一个办法就在446字节里写了一个小程序,当BIOS试着启动操作系统时就会执行这个小程序,然后再由小程序来载入其他位置的内核.这个小程序就是启动载入器(boot loader)
二、BOOT Loader
    linux的boot loader(上文提到的小程序) 常见的有两种:lilo grub
    因为lilo存在着一个1024柱面的限制,并且更改了磁盘上的启动信息文件后需要重新启动系统才能同步446字节的内容,因为lilo的缺陷,已经被grub所取代.现在的绝大多数类linux系统都采用grub做boot loader;
    grub则没有了lilo各种限制,而且方便到能修改系统文件的启动内容就可以立刻与446内容同步.
    那么我们就看看grub的内容 它存在于 /boot/grub中
    GRUB有几个重要的文件，STAGE1、STAGE1.5、STAGE2
    STAGE1：它只有512字节，通常放在MBR中，它的作用很简单，就是在系统启动时用于装载STAGE2并将控制权交给它。
    STAGE2：GRUB的核心，所有的功能都是由它实现。
    STAGE1.5：介于STAGE1和STAGE2之间，是它们的桥梁，因为STAGE2较大，通常都是放在一个文件系统当中的，但是STAGE1并不能识别文件系统格式，
    所以才需要STAGE1.5来引导位于某个文件系统当中的STAGE2。根据文件系统格式的不同，STAGE1.5也需要相应的文件，如：e2fs_stage1_5，fat_stage1_5，分别用于识别ext和fat的文件系统格式。它存放于1-63的柱面之间.
    引导顺序如下：STAGE1->;STAGE1.5->;STAGE2，
    主要的配置文件时 grub.conf
里面选项含义:
    title:一个操作系统引动的标头,可以使多个
    root :指明所需文件存在于哪个磁盘哪个分区上 (hd0,0)表示第一个硬盘,第一个分区,可参考/boot/grub/device.map
    kernel:内核文件的名字,并且会有一些加载内核时的参数 or代表以只读方式加载
    initrd:包含一些附加的驱动程序

三、内核启动
    内核启动后会向bios查询电脑的所有硬件信息,然后自己接手下来管理这些设备,以便提供给linux使用
    内核会试着驱动这些设备,这些设备的驱动一部分包含在内核中,叫做静态驱动,一部分以模块的方式(动态)存放文件系统中,由
    于此时还未挂载任何文件系统,因此还不能使用文件系统中的模块,这里只能驱动在内核中存在的硬件驱动程序的对应设备.想驱动内核中未包含的硬件驱动就需要加载文件系统.
    内核会尝试挂载根文件系统,根文件系统至少包含 /etc /bin /sbin /lib /dev 这5大目录
    他们5个缺一不可.都会导致系统无法启动
    根文件系统挂载是以只读方式挂载的,因为这时linux还在启动阶段,并不稳定,避免破坏系统资料
四、启动INIT服务
    顺利的挂载了根文件系统后,就会启动init服务
    内核会按 /sbin/init /etc/init /bin/init 顺序寻找init程序,
    如果找不到则内核报错 这里存在一个参数 init=/bin/sh 如果启动时指定了则最后执行/bin/sh
    而不会产生内核报错.也被称为快速启动,因为它忽略了很多启动初始化工作.
    启动init的目的就是为了初始化系统环境,启动了init就证明了内核已经顺利启动,接下来就由init服务来建立linux使用环境
    init做了什么?它会读取 /etc/inittab 文件,根据这个文件的信息来进行初始化工作.
    会执行三个脚本 /etc/rc.d/rc.sysinit /etc/rc.d/rc /etc/rc.d/rc.local
    rc.sysinit 主要的功能用来建立系统的基本环境
    启动udev selinux子系统
    udev负责产生 /dev中的文件,selinux负责增强系统的安全性
    设定核心参数 sysctl -p 加载 /etc/sysctl.conf
    设定系统时间 将硬件时间设定为系统时间
    加载键盘和交换分区 swapon -a -e
    设置主机名,挂载文件系统,并将根重新挂载为可读写的.
    加载动态驱动模块
    USB设备与RAID & LVM
    卸载 /initrd/ 目录

    rc 脚本设置启动级别 linux中有许多不同的启动级别,不同的启动级别会制定不同的服务
    根据指定rc的参数会对应执行 /etc/rc.d/rc[0-6].d/ 中的连接脚本文件 以S开头的则启动
    rc.local 前两个脚本都是系统至关重要的脚本,如果我们想在启动过程中放置一些其他程序
    应该使用rc.local脚本中 因为S99local存在于rc[2-5].d中
    三个RC脚本执行完毕后,就会建立虚拟主控制台 执行 /bin/login 就提供了用户登陆界面了
    如果是图形 L5级别的话,会启动X window登录界面
    所有的启动就都已经完毕
    用户环境初始化
    输入用户名和密码系统验证,然后会执行
        /etc/profile
        /etc/profile.d/*.sh $HOME/.bash_profile
        /etc/bashrc
        $HOME/.bashrc

启动级别
    0 关机
    1 单用户
    2 多用户模式但带网络但不能远程登录
    3 不受限多用户模式 TUI
    4 保留
    5 图形模式
    6 重新启动
查看启动级别
    # runlevel
    N 3
    N是上次的级别,3是当前级别 也就是说机器开机就是3级别
    切换级别
    init 5

挂载文件系统
    /etc/fstab
    第一项 是要mount的存储装置的实体位置或者用卷标
    第二项 要挂到哪个目录位置
    第三项 指定要挂载的系统格式
    第四项 mount时要设定的状态，只读或defauls
    第五项 提供DUMP功能，在系统DUMP时需要BACKUP的标志位，其内定位置是 0
    第六项 设定开机时文件系统是否要check
    除了root的文件系统其必要的check为1 其他视需要而定 默认是0
    LABEL=/boot /boot ext3 defaults 1 2