Linux如何開機(jī)啟動(dòng)bootstrap

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計(jì)算機(jī)開機(jī)是一個(gè)神秘的過程。我們只是按了開機(jī)鍵，就看到屏幕上的進(jìn)度條或者一行行的輸出，直到我們到達(dá)登錄界面。然而，計(jì)算機(jī)開機(jī)又是個(gè)異常脆弱的過程，我們滿心期望的登錄界面可能并不會(huì)出現(xiàn)，而是一個(gè)命令行或者錯(cuò)誤信息。了解計(jì)算機(jī)開機(jī)過程有助于我們修復(fù)開機(jī)可能出現(xiàn)的問題。

最初始階段

當(dāng)我們打開計(jì)算機(jī)電源，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)從主板的BIOS(Basic Input/Output System)讀取其中所存儲(chǔ)的程序。這一程序通常知道一些直接連接在主板上的硬件(硬盤，網(wǎng)絡(luò)接口，鍵盤，串口，并口)?，F(xiàn)在大部分的BIOS允許你從軟盤、光盤或者硬盤中選擇一個(gè)來啟動(dòng)計(jì)算機(jī)。

下一步，計(jì)算機(jī)將從你所選擇的存儲(chǔ)設(shè)備中讀取起始的512 bytes(比如光盤一開是的512 bytes，如果我們從光盤啟動(dòng)的話)。這512 bytes叫做主引導(dǎo)記錄MBR (master boot record)。MBR會(huì)告訴電腦從該設(shè)備的某一個(gè)分區(qū)(partition)來裝載引導(dǎo)加載程序(boot loader)。Boot loader儲(chǔ)存有操作系統(tǒng)(OS)的相關(guān)信息，比如操作系統(tǒng)名稱，操作系統(tǒng)內(nèi)核 (內(nèi)核)所在位置等。常用的boot loader有GRUB和LILO。

隨后，boot loader會(huì)幫助我們加載內(nèi)核(kernel)。內(nèi)核實(shí)際上是一個(gè)用來操作計(jì)算機(jī)的程序，它是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的內(nèi)核，主要的任務(wù)是管理計(jì)算機(jī)的硬件資源，充當(dāng)軟件和硬件的接口。操作系統(tǒng)上的任何操作都要通過內(nèi)核傳達(dá)給硬件。Windows和Linux各自有自己內(nèi)核。狹義的操作系統(tǒng)就是指內(nèi)核，廣義的操作系統(tǒng)包括內(nèi)核以及內(nèi)核之上的各種應(yīng)用。

（Linus Torvalds與其說是Linux之父，不如說是Linux 內(nèi)核之父。他依然負(fù)責(zé)Linux 內(nèi)核的開發(fā)和維護(hù)。至于Ubuntu, Red Hat, 它們都是基于相同的內(nèi)核之上，囊括了不同的應(yīng)用和界面構(gòu)成的一個(gè)更加完整的操作系統(tǒng)版本。)

實(shí)際上，我們可以在多個(gè)分區(qū)安裝boot loader，每個(gè)引導(dǎo)加載程序?qū)?yīng)不同的操作系統(tǒng)，在讀取MBR的時(shí)候選擇我們想要啟動(dòng)的引導(dǎo)加載程序。這就是多操作系統(tǒng)的原理。

小結(jié)：BIOS -> MBR -> 引導(dǎo)加載程序 -> 內(nèi)核

內(nèi)核

如果我們加載的是Linux內(nèi)核，Linux內(nèi)核開始工作。內(nèi)核會(huì)首先預(yù)留自己運(yùn)行所需的內(nèi)存空間，然后通過驅(qū)動(dòng)程序(driver)檢測(cè)計(jì)算機(jī)硬件。這樣，操作系統(tǒng)就可以知道自己有哪些硬件可用。隨后，內(nèi)核會(huì)啟動(dòng)一個(gè)init進(jìn)程。它是Linux系統(tǒng)中的1號(hào)進(jìn)程(Linux系統(tǒng)沒有0號(hào)進(jìn)程)。到此，內(nèi)核就完成了在計(jì)算機(jī)啟動(dòng)階段的工作，交接給init來管理。

小結(jié): 內(nèi)核 -> init process

init process

(根據(jù)boot loader的選項(xiàng)，Linux此時(shí)可以進(jìn)入單用戶模式(single user mode)。在此模式下，初始腳本還沒有開始執(zhí)行，我們可以檢測(cè)并修復(fù)計(jì)算機(jī)可能存在的錯(cuò)誤)

隨后，init會(huì)運(yùn)行一系列的初始腳本(startup scripts)，這些腳本是Linux中常見的shell scripts。這些腳本執(zhí)行如下功能：

設(shè)置計(jì)算機(jī)名稱，時(shí)區(qū)，檢測(cè)文件系統(tǒng)，掛載硬盤，清空臨時(shí)文件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)……

當(dāng)這些初始腳本，操作系統(tǒng)已經(jīng)完全準(zhǔn)備好了，只是，還沒有人可以登錄。init會(huì)給出登錄(login)對(duì)話框，或者是圖形化的登錄界面。

輸入用戶名(比如說vamei)和密碼，DONE！

在此后的過程中，你將以用戶(user)vamei的身份操作電腦。此外，根據(jù)你創(chuàng)建用戶時(shí)的設(shè)定，Linux還會(huì)將你歸到某個(gè)組(group)中，比如可以是stupid組，或者是vamei組。

所以你將是用戶vamei， 同時(shí)是vamei組的組員。(注意，組vamei和用戶vamei只是重名而已，就好想你可以叫Dell, 同時(shí)還是Dell公司的老板一樣。你完全也可以是用戶vamei，同時(shí)為stupid組的組員)

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