大家好我是豬豬！今天給大家說一下linux啟動流程钟鸵，linux系統(tǒng)啟動開機(jī)過程指的是從打開計算機(jī)電源直到LINUX顯示用戶登錄畫面的全過程奸鬓。分析LINUX開機(jī)過程也是深入了解LINUX核心工作原理的一個很好的途徑焙压。這里大概分為10個步驟為同學(xué)們講解下：
1.加載BIOS
計算機(jī)電源加電質(zhì)檢，首先加載基本輸入輸出系統(tǒng)（Basic Input Output System庵芭，BIOS）妹懒，
BIOS中包含硬件 CPU、內(nèi)存双吆、硬盤等相關(guān)信息眨唬，包含設(shè)備啟動順序信息、硬盤信息好乐、內(nèi)存
信息匾竿、時鐘信息、即插即用（Plug-and-Play蔚万，PNP）特性等岭妖。加載完 BIOS 信息，計算機(jī)將
根據(jù)順序進(jìn)行啟動
2.讀取MBR
硬盤上第0磁道第一個扇區(qū)被稱為MBR反璃，也就是Master Boot
Record昵慌，即主引導(dǎo)記錄，它的大小是512字節(jié)淮蜈，可里面卻存放了預(yù)啟動信息斋攀、分區(qū)表信息∥嗵铮可分為兩部分：第一部分為引導(dǎo)（PRE-BOOT）區(qū)淳蔼，占了446個字節(jié)侧蘸；第二部分為分區(qū)表（PARTITION PABLE），共有66個字節(jié)鹉梨，記錄硬盤的分區(qū)信息讳癌。預(yù)引導(dǎo)區(qū)的作用之一是找到標(biāo)記為活動（ACTIVE）的分區(qū)，并將活動分區(qū)的引導(dǎo)區(qū)讀入內(nèi)存存皂。
讀取完BIOS信息晌坤，計算機(jī)將會查找 BIOS 所指定的硬盤 MBR 引導(dǎo)扇區(qū)，將其內(nèi)容復(fù)
制到0x7c00地址所在的物理內(nèi)存中艰垂。被復(fù)制到物理內(nèi)存的內(nèi)容是 Boot Loader然后進(jìn)行下一步引導(dǎo)
#==>Boot Loader 就是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運(yùn)行之前運(yùn)行的一段小程序泡仗。通過這段小程序埋虹，我們可以初始化硬件設(shè)備猜憎、建立內(nèi)存空間的映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適的狀 態(tài)搔课，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核做好一切準(zhǔn)備胰柑。通常，BootL oade:是嚴(yán)重地依賴于硬件而實(shí)現(xiàn)的爬泥，不同體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)存在著不同的Boot Loader柬讨，GRUB就是Boot Loader中最常見的一種。
3.GRUB引導(dǎo)
GRUB啟動引導(dǎo)器是計算機(jī)啟動過程中運(yùn)行的第一個軟件程序袍啡，當(dāng)計算機(jī)讀取內(nèi)存中的
GRUB配置信息后踩官，會根據(jù)其配置信息來啟動硬盤中不同的操作系統(tǒng)。
?4.加載Kernel
根據(jù)grub設(shè)定的內(nèi)核映像所在路徑境输，系統(tǒng)讀取內(nèi)存映像蔗牡，并進(jìn)行解壓縮操作。此時嗅剖，屏幕一般會輸出“Uncompressing Linux”的提示辩越。當(dāng)解壓縮內(nèi)核完成后，屏幕輸出“OK, booting the kernel”信粮。
系統(tǒng)將解壓后的內(nèi)核放置在內(nèi)存之中黔攒，并調(diào)用start_kernel()函數(shù)來啟動一系列的初始化函數(shù)并初始化各種設(shè)備，完成Linux核心環(huán)境的建立强缘。至此督惰，Linux內(nèi)核已經(jīng)建立起來了，基于Linux的程序應(yīng)該可以正常運(yùn)行了旅掂。
start_kenrel() 定義在init/main.c中赏胚，它就類似于一般可執(zhí)行程序中的main()函數(shù)，系統(tǒng)在此之前所做的僅僅是一些能讓內(nèi)核程序最低限度執(zhí)行的初始化操作辞友， 真正的內(nèi)核初始化過程是從這里才開始栅哀。函數(shù)start_kerenl()將會調(diào)用一系列的初始化函數(shù)震肮，用來完成內(nèi)核本身的各方面設(shè)置，目的是最終建立起基 本完整的Linux核心環(huán)境留拾。
start_kernel()中主要執(zhí)行了以下操作:
(1) 在屏幕上打印出當(dāng)前的內(nèi)核版本信息戳晌。
(2) 執(zhí)行setup_arch()痴柔，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)置沦偎。
(3) 執(zhí)行sched_init()，對系統(tǒng)的調(diào)度機(jī)制進(jìn)行初始化咳蔚。先是對每個可用CPU上的runqueque進(jìn)行初始化;然后初始化0號進(jìn)程(其task struct和系統(tǒng)空M堆棧在startup_32()中己經(jīng)被分配)為系統(tǒng)idle進(jìn)程豪嚎，即系統(tǒng)空閑時占據(jù)CPU的進(jìn)程。
(4)執(zhí)行parse_early_param()和parsees_args()解析系統(tǒng)啟動參數(shù)谈火。
(5)執(zhí)行trap_in itQ侈询，先設(shè)置了系統(tǒng)中斷向量表。0－19號的陷阱門用于CPU異常處理;然后初始化系統(tǒng)調(diào)用向量;最后調(diào)用cpu_init()完善對CPU的初始化糯耍，用于支持進(jìn)程調(diào)度機(jī)制扔字，包括設(shè)定標(biāo)志位寄存器、任務(wù)寄存器温技、初始化程序調(diào)試相關(guān)寄存器等等革为。
(6)執(zhí)行rcu_init()，初始化系統(tǒng)中的Read-Copy Update互斥機(jī)制舵鳞。
(7)執(zhí)行init_IRQ()函數(shù)震檩，初始化用于外設(shè)的中斷，完成對IDT的最終初始化過程蜓堕。
(8)執(zhí)行init_timers(), softirq_init()和time_init()函數(shù)抛虏，分別初始系統(tǒng)的定時器機(jī)制，軟中斷機(jī)制以及系統(tǒng)日期和時間俩滥。
(9)執(zhí)行mem_init()函數(shù)嘉蕾，初始化物理內(nèi)存頁面的page數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述符，完成對物理內(nèi)存管理機(jī)制的創(chuàng)建霜旧。
(10)執(zhí)行kmem_cache_init(),完成對通用slab緩沖區(qū)管理機(jī)制的初始化工作错忱。
(11)執(zhí)行fork_init()，計算出當(dāng)前系統(tǒng)的物理內(nèi)存容量能夠允許創(chuàng)建的進(jìn)程(線程)數(shù)量挂据。
(12)執(zhí)行proc_caches_init() , bufer_init(), unnamed_dev_init() ,vfs_caches_init(), signals_init()等函數(shù)對各種管理機(jī)制建立起專用的slab緩沖區(qū)隊(duì)列以清。
(13 )執(zhí)行proc_root_init()Wl數(shù)，對虛擬文件系統(tǒng)/proc進(jìn)行初始化崎逃。
在start_kenrel()的結(jié)尾掷倔，內(nèi)核通過kenrel_thread()創(chuàng)建出第一個系統(tǒng)內(nèi)核線程(即1號進(jìn)程)，該線程執(zhí)行的是內(nèi)核中的 init()函數(shù)个绍，負(fù)責(zé)的是下一階段的啟動任務(wù)勒葱。最后調(diào)用cpues_idle()函數(shù):進(jìn)入了系統(tǒng)主循環(huán)體口默認(rèn)將一直執(zhí)行 default_idle()函數(shù)中的指令浪汪，即CPU的halt指令，直到就緒隊(duì)列中存在其他進(jìn)程需要被調(diào)度時才會轉(zhuǎn)向執(zhí)行其他函數(shù)凛虽。此時死遭，系統(tǒng)中唯一存 在就緒狀態(tài)的進(jìn)程就是由kerne_hread()創(chuàng)建的init進(jìn)程(內(nèi)核線程)，所以內(nèi)核并不進(jìn)入default_idle()函數(shù)凯旋，而是轉(zhuǎn)向 init()函數(shù)繼續(xù)啟動過程呀潭。
5.依據(jù)inittab文件來設(shè)定運(yùn)行等級
內(nèi)核被加載后，第一個運(yùn)行的程序便是/sbin/init至非，該文件會讀取/etc/inittab文件钠署，并依據(jù)此文件來進(jìn)行初始化工作。
其實(shí)/etc/inittab文件最主要的作用就是設(shè)定Linux的運(yùn)行等級荒椭，其設(shè)定形式是“：id:5:initdefault:”谐鼎，這就表明Linux需要運(yùn)行在等級5上。Linux的運(yùn)行等級設(shè)定如下：
0：關(guān)機(jī)
1：單用戶模式
2：無網(wǎng)絡(luò)支持的多用戶模式
3：有網(wǎng)絡(luò)支持的多用戶模式
4：保留戳杀，未使用
5：有網(wǎng)絡(luò)支持有X-Window支持的多用戶模式
6：重新引導(dǎo)系統(tǒng)该面，即重啟
6.init進(jìn)程執(zhí)行rc.sysinit
在設(shè)定了運(yùn)行等級后夭苗，Linux系統(tǒng)執(zhí)行的第一個用戶層文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit腳本程序信卡，它做的工作非常多，包括設(shè)定PATH题造、 設(shè)定網(wǎng)絡(luò)配置（/etc/sysconfig/network）傍菇、啟動swap分區(qū)、設(shè)定/proc等等界赔。如果你有興趣丢习，可以到/etc/rc.d中查看 一下rc.sysinit文件。
線程init的最終完成狀態(tài)是能夠使得一般的用戶程序可以正常地被執(zhí)行淮悼，從而真正完成可供應(yīng)用程序運(yùn)行的系統(tǒng)環(huán)境咐低。它主要進(jìn)行的操作有:
(1) 執(zhí)行函數(shù)do_basic_setup()，它會對外部設(shè)備進(jìn)行全面地初始化袜腥。
(2) 構(gòu)建系統(tǒng)的虛擬文件系統(tǒng)目錄樹见擦，掛接系統(tǒng)中作為根目錄的設(shè)備(其具體的文 件系統(tǒng)已經(jīng)在上一步驟中注冊)。
(3) 打開設(shè)備/dev/console羹令，并通過函數(shù)sys_dup()打開的連接復(fù)制兩次鲤屡，使得文件號0,1 ,2 全部指向控制臺。這三個文件連接就是通常所說的“標(biāo)準(zhǔn)輸入”stdin,“標(biāo)準(zhǔn)輸出”stdout和“標(biāo)準(zhǔn)出錯信息”stderr這三個標(biāo)準(zhǔn)I/O通道福侈。
(4) 準(zhǔn)備好以上一切之后酒来，系統(tǒng)開始進(jìn)入用戶層的初始化階段。內(nèi)核通過系統(tǒng)調(diào)用execve()加載執(zhí)T子相應(yīng)的用戶層初始化程序肪凛，依次嘗試加載程 序"/sbin/initl"," /etc/init"," /bin/init'堰汉，和“/bin/sh辽社。只要其中有一個程序加載獲得成功，那么系統(tǒng)就將開始用戶層的初始化翘鸭，而不會再回到init()函數(shù)段中爹袁。至 此，init()函數(shù)結(jié)束矮固，Linux內(nèi)核的引導(dǎo) 部分也到此結(jié)束失息。
7.加載內(nèi)核模塊
讀取/etc/modules.conf文件及/etc/modules.d 目錄下的文件來加載系統(tǒng)內(nèi)核模塊。
該模塊文件档址，可以后期添加或者修改及刪除盹兢。
8.啟動運(yùn)行級別程序
根據(jù)之前讀取的運(yùn)行級別，操作系統(tǒng)會運(yùn)行rc0.d到 rc6.d 中的相應(yīng)的腳本程序守伸，來完成
相應(yīng)的初始化工作和啟動相應(yīng)的服務(wù)绎秒。
9.讀取rc.local文件
操作系統(tǒng)啟動完相應(yīng)服務(wù)之后，會讀取執(zhí)行/etc/rc.d/rc.local文件尼摹，可以將需要開機(jī)啟動
的任務(wù)加入到該文件末尾见芹，系統(tǒng)會逐行去執(zhí)行并啟動相應(yīng)命令。
10.執(zhí)行/bin/login程序
執(zhí)行/bin/login程序蠢涝，啟動到系統(tǒng)登錄界面玄呛，操作系統(tǒng)等待用戶輸入用戶名和密碼，即
可登錄到Shell終端
今天就講到這里有什么不懂得可以私信或評論我哦和二。拜拜徘铝！
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