Linux从开机到用户登入期间发生的事情

Linux从开机到用户登入期间发生的事情
 

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.

 

二，加载MBR

 

众所周知，硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR，也就是Master Boot Record，即主引导记录，它的大小是512字节，别看地方不大，可里面却存放了预启动信息、分区表信息。

 

系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后，就会将其复制到0x7c00地址所在的物理内存中。其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader，而具体到你的电脑，那就是lilo或者grub了。

 

三，Boot Loader

 

Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。

 

Boot Loader有若干种，其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。

 

我们以Grub为例来讲解吧，毕竟用lilo和spfdisk的人并不多。

 

系统读取内存中的grub配置信息（一般为menu.lst或grub.lst），并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

 

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：e2fsstage15，fatstage15，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，

 

以下是我的linux中的grub.conf中的内容：

 

# grub.conf generated by anaconda 

# 

# Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file 

# NOTICE:  You have a /boot partition.  This means that 

#          all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg. 

#          root (hd0,0) 

#          kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/sda2 

#          initrd /initrd-[generic-]version.img 

#boot=/dev/sda 

default=0 

timeout=5 

splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz 

hiddenmenu 

title CentOS (2.6.32-279.el6.i686) 

    root (hd0,0) 

    kernel /vmlinuz-2.6.32-279.el6.i686 ro root=UUID=b48a3c42-c2a0-42a2-a47f-1cb6b1d9f5c9 rdNOLUKS rdNOLVM LANG=enUS.UTF-8 rdNOMD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rdNO_DM rhgb quiet 

    initrd /initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img

 

最重要的内容已经加黑，root (hd0,0) 用来设置kernel与initrd两项内容的根地址。kernel表示内核，initrd是用在内核启动时能过访问硬盘文件的。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

 

四，加载内核

 

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

 

五, 调用init

 

(依据inittab文件来设定运行等级)

 

内核被加载后，第一个运行的程序便是/sbin/init

 

执行init程序

/etc/rc.d/rc.sysinit            # 由init执行的第一个脚本

/etc/rc.d/rc $RUNLEVEL          # $RUNLEVEL为缺省的运行模式

/etc/rc.d/rc.local

/sbin/mingetty                  # 等待用户登录

sysinit:

 

  /etc/rc.d/rc.sysinit主要做在各个运行模式中相同的初始化工作，包括：

  调入keymap以及系统字体

  启动swapping

  设置主机名

  设置NIS域名

  检查（fsck）并mount文件系统

  打开quota

  装载声卡模块

  设置系统时钟

  等等。

inittab:

 

其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级，其设定形式是“：id:5:initdefault:”，这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下：

 

0：关机

 

1：单用户模式

 

2：无网络支持的多用户模式

 

3：有网络支持的多用户模式

 

4：保留，未使用

 

5：有网络支持有X-Window支持的多用户模式

 

6：重新引导系统，即重启

 

rc.local:

 

你如果打开了此文件，里面有一句话，读过之后，你就会对此命令的作用一目了然：

 

# This script will be executed *after* all the other init scripts. 

# You can put your own initialization stuff in here if you don’t 

# want to do the full Sys V style init stuff.

 

rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

 

init进程是非内核进程中第一个被启动运行的，因此它的进程编号PID的值总是1。init读它的配置文件/etc/inittab，决定需要启动的运行级别(Runlevel)。从根本上说，运行级别规定了整个系统的行为，每个级别(分别由0到6的整数表示)满足特定的目的。如果定义了initdefault级别，这个值就直接被选中，否则需要由用户输入一个代表运行级别的数值。

 

输入代表运行级别的数字之后，init根据/etc/inittab文件中的定义执行一个命令脚本程序。缺省的运行级别取决于安装阶段对登录程序的选择：是使用基于文本的，还是使用基于X-Window的登录程序。

 

rc命令脚本程序我们已经知道，当运行级别发生改变时，将由/etc/inittab文件定义需要运行哪一个命令脚本程序。这些命令脚本程序负责启动或者停止该运行级别特定的各种服务。由于需要管理的服务数量很多，因此需要使用rc命令脚本程序。其中，最主要的一个是/etc/rc.d/rc，它负责为每一个运行级别按照正确的顺序调用相应的命令脚本程序。我们可以想象，这样一个命令脚本程序很容易变得难以控制！为了防止这类事件的发生，需要使用精心设计的方案。

 

对每一个运行级别来说，在/etc/rc.d子目录中都有一个对应的下级目录。这些运行级别的下级子目录的命名方法是rcX.d，其中的X就是代表运行级别的数字。比如说，运行级别3的全部命令脚本程序都保存在/etc/rc.d/rc3.d子目录中。在各个运行级别的子目录中，都建立有到/etc/rc.d/init.d子目录中命令脚本程序的符号链接，但是，这些符号链接并不使用命令脚本程序在/etc/rc.d/init.d子目录中原来的名字。如果命令脚本程序是用来启动一个服务的，其符号链接的名字就以字母S打头；如果命令脚本程序是用来关闭一个服务的，其符号链接的名字就以字母K打头。

 

许多情况下，这些命令脚本程序的执行顺序都很重要。如果没有先配置网络接口，就没有办法使用DNS服务解析主机名！为了安排它们的执行顺序，在字母S或者K的后面紧跟着一个两位数字，数值小的在数值大的前面执行。如：/etc/rc.d/rc3.d/S50inet就会在/etc/rc.d/rc3.d/S55named之前执行(S50inet配置网络设置，55named启动DNS服务器)。存放在/etc/rc.d/init.d子目录中的、被符号链接上的命令脚本程序是真正的实干家，是它们完成了启动或者停止各种服务的操作过程。当/etc/rc.d/rc运行通过每个特定的运行级别子目录的时候，它会根据数字的顺序依次调用各个命令脚本程序执行。它先运行以字母K打头的命令脚本程序，然后再运行以字母S打头的命令脚本程序。对以字母K打头的命令脚本程序来说，会传递Stop参数；类似地对以字母S打头的命令脚本程序来说，会传递Start参数。编写自己的rc命令脚本在维护Linux系统运转的日子里，肯定会遇到需要系统管理员对开机或者关机命令脚本进行修改的情况。