Linux系統(tǒng)啟動(dòng)詳解是什么

Linux系統(tǒng)啟動(dòng)詳解是什么，很多新手對(duì)此不是很清楚，為了幫助大家解決這個(gè)難題，下面小編將為大家詳細(xì)講解，有這方面需求的人可以來學(xué)習(xí)下，希望你能有所收獲。

一 、 BIOS上電自檢

BIOS（Basic Input Output System，基本輸入輸出系統(tǒng)）是指一組固化到計(jì)算機(jī)內(nèi)主板上一個(gè)ROM芯片上的程序，它保存著計(jì)算機(jī)最重要的基本輸入輸出的程序、開機(jī)后自檢程序和系統(tǒng)自啟動(dòng)程序，它可從CMOS中讀寫系統(tǒng)設(shè)置的具體信息。 其主要功能是為計(jì)算機(jī)提供最底層的、最直接的硬件設(shè)置和控制。

• 當(dāng)計(jì)算機(jī)接通電源（啟動(dòng)）時(shí)，便加載第一個(gè)軟件——BIOS。對(duì)于所有的操作系統(tǒng)一樣，BIOS是被設(shè)計(jì)來初始化硬件而產(chǎn)生。POST（Power On self Test，上電自檢）作為BIOS的主要組成部分，用于檢驗(yàn)電腦硬件的基本功能是否正常。如果POST失敗，那么該計(jì)算機(jī)將不能使用，引導(dǎo)過程也會(huì)就此中斷。

• 當(dāng)BIOS上電自檢成功，確認(rèn)硬件的基本功能正常后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)BIOS中斷 INT 13H，從而轉(zhuǎn)向第一塊硬盤的第一個(gè)扇區(qū)，即MBR（Master Boot Record，主引導(dǎo)記錄）。

二 、 引導(dǎo)裝載程序

• stage 1：當(dāng)POST結(jié)束后，BIOS會(huì)將其跳轉(zhuǎn)的主引導(dǎo)記錄MBR加載至內(nèi)存中，并開始執(zhí)行該代碼?？刂茩?quán)由BIOS轉(zhuǎn)移至主引導(dǎo)記錄代碼。

• 主引導(dǎo)記錄代碼必須非常小，因?yàn)樗仨氝B同分區(qū)表放到硬盤的第一個(gè) 512字節(jié)的扇區(qū)中。在傳統(tǒng)的常規(guī)MBR中，主引導(dǎo)程序?qū)嶋H所占用的空間大小為446字節(jié)，通常被叫做引導(dǎo)鏡像（boot.img），其中不包含設(shè)備的分區(qū)信息（4×16字節(jié)），分區(qū)是一般單獨(dú)添加到引導(dǎo)記錄中。

• 由于引導(dǎo)記錄必須非常的小，它不可能非常智能，且不能理解文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。因此stage 1唯一功能就是定位并加載stage 2的代碼（分頁項(xiàng)中的起始及結(jié)束磁盤信息，尋找相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域）。為了完成此任務(wù)，stage 1的代碼必須位于引導(dǎo)記錄與設(shè)備第一個(gè)分區(qū)之間的位置。在加載stage 2代碼進(jìn)入內(nèi)存后，控制權(quán)將由stage 1轉(zhuǎn)移到stage 2。

-------MBR結(jié)構(gòu)組成圖-------

---------分頁項(xiàng)(16字節(jié))內(nèi)容及含義---------

• stage 2：由于第一個(gè)扇區(qū)遺留下 62 個(gè) 512 字節(jié)的扇區(qū)（共 31744 字節(jié)），該區(qū)域用于存儲(chǔ)stage 2的代碼鏡像 core.img 文件。該文件大小為 25389 字節(jié)，故此區(qū)域有足夠大小的空間用來存儲(chǔ) core.img 文件。

• 因?yàn)橛懈蟮拇鎯?chǔ)空間用于stage 2，且該空間足夠容納一些通用的文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序，如標(biāo)準(zhǔn)的 EXT 和其它的 Linux 文件系統(tǒng)，如 FAT 和 NTFS 等。GRUB2 的 core.img 遠(yuǎn)比更老的 GRUB1 在stage 2更復(fù)雜且更強(qiáng)大。這意味著 GRUB2 的stage 3能夠放在標(biāo)準(zhǔn)的 EXT 文件系統(tǒng)內(nèi)，但是不能放在邏輯卷內(nèi)。故stage 3的文件可以存放于 /boot 文件系統(tǒng)中，一般在 /boot/grub2 目錄下。

• 注意: /boot 目錄必須放在一個(gè) GRUB 所支持的文件系統(tǒng)（并不是所有的文件系統(tǒng)均可）。stage 2的功能是開始執(zhí)行存放stage 3文件的 /boot 文件系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序，并加載相關(guān)的驅(qū)動(dòng)程序。

• stage 3：GRUB stage 3所有的文件都已存放于 /boot/grub2 目錄及其子目錄下。該階段沒有一個(gè)類似于stage 1與stage 2的鏡像文件。相應(yīng)地，該階段主要需要從 /boot/grub2/i386-pc 目錄下加載一些內(nèi)核運(yùn)行時(shí)模塊。

• GRUB stage 3的主要功能是定位和加載 Linux 內(nèi)核到內(nèi)存中，并轉(zhuǎn)移控制權(quán)到內(nèi)核。內(nèi)核的相關(guān)文件位于 /boot 目錄下，這些內(nèi)核文件可以通過其文件名進(jìn)行識(shí)別，其文件名均帶有前綴 vmlinuz（內(nèi)核文件）。你可以列出 /boot 目錄中的內(nèi)容來查看操作系統(tǒng)中當(dāng)前已經(jīng)安裝的內(nèi)核。

• GRUB2 跟 GRUB1 類似，支持從 Linux 內(nèi)核選擇之一引導(dǎo)啟動(dòng)。Red Hat 包管理器（DNF）支持保留多個(gè)內(nèi)核版本，以防最新版本內(nèi)核發(fā)生問題而無法啟動(dòng)時(shí)，可以恢復(fù)老版本的內(nèi)核。默認(rèn)情況下，GRUB 提供了一個(gè)已安裝內(nèi)核的預(yù)引導(dǎo)菜單，其中包括問題診斷菜單（recuse）以及恢復(fù)菜單（如果配置已經(jīng)設(shè)置恢復(fù)鏡像）。

三 、 初始化內(nèi)核

• 內(nèi)核文件都是以一種自解壓的壓縮格式存儲(chǔ)以節(jié)省空間，它與一個(gè)初始化的內(nèi)存映像和存儲(chǔ)設(shè)備映射表都存儲(chǔ)于 /boot 目錄之下。

• 在選定的內(nèi)核加載到內(nèi)存中并開始執(zhí)行后，在其進(jìn)行任何工作之前，內(nèi)核文件首先必須從壓縮格式解壓自身。一旦內(nèi)核自解壓完成，則加載 systemd 進(jìn)程（其是老式 System V 系統(tǒng)的 init 程序的替代品)，并轉(zhuǎn)移控制權(quán)到 systemd。

• 這就是引導(dǎo)過程的結(jié)束。此刻，Linux 內(nèi)核和 systemd 處于運(yùn)行狀態(tài)，但是由于沒有其他任何程序在執(zhí)行，故其不能執(zhí)行任何有關(guān)用戶的功能性任務(wù)。

四 、 啟動(dòng)systemd

• systemd 是所有進(jìn)程的父進(jìn)程。它負(fù)責(zé)將 Linux 主機(jī)帶到一個(gè)用戶可操作狀態(tài)（可以執(zhí)行功能任務(wù)）。systemd 的一些功能遠(yuǎn)較舊式 init 程序更豐富，可以管理運(yùn)行中的 Linux 主機(jī)的許多方面，包括掛載文件系統(tǒng)，以及開啟和管理 Linux 主機(jī)的系統(tǒng)服務(wù)等。

• systemd 掛載在 /etc/fstab 中配置的文件系統(tǒng)，包括內(nèi)存交換文件或分區(qū)。據(jù)此，systemd 必須能夠訪問位于 /etc 目錄下的配置文件，包括它自己的。systemd 借助其配置文件 /etc/systemd/system/default.target 決定 Linux 系統(tǒng)應(yīng)該啟動(dòng)達(dá)到哪個(gè)狀態(tài)（或目標(biāo)態(tài)target）

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