LINUX引导过程

LINUX引导过程

keywords: _Linux, _LILO, _inittab

这里讲的是LINUX引导经过的步骤，而不涉及KERNEL引导过程的内部细节。

一、从BIOS到KERNEL 计算机在接通电源之后首先由BIOS进行自检，即进行所谓的POST（Power On
Self
Test），然后依据BIOS内设置的引导顺序从硬盘、软盘或CDROM中读入“引导块”。如通常BIOS中设的引导顺序为C在最前面，那么就把C盘（第一个IDE硬盘）的第0柱面，第0头的第1个扇区读入内存，然后跳到那里开始执行。这个扇区有一个大家熟悉的名字--MBR（Main
Boot Record）。换句话说，MBR里面存放的是一小段程序以及分区表的数据。在使用WIN9X和DOS时，这里面放的代码就把分区表里标记为Active的分区的第一个扇区（一般存放着操作系统的引导代码）读入内存并跳转到那里开始执行。

而在用LILO引导LINUX时，有两种选择： (1)
把LILO安装在MBR。这时就由BIOS直接把LILO代码调入内存，然后跳转执行LILO。即 BIOS-->LILO（在MBR中）-->KERNEL
(2) 把LILO安装在LINUX分区，并把LINUX分区设为Active。这时，BIOS调入的是WIN9X/DOS下的MBR代码，然后由这段代码来调入
LILO的代码（位于活动分区的第一个扇区）。即 BIOS-->MBR-->LILO（在活动分区的第一个扇区）-->KERNEL

因为在读入及执行MBR时，操作系统还没有起来，所以只能用BIOS提供的INT13来进行磁盘操作，而INT13只能读写硬盘1024柱面之前的数据，由此可知任何操作系统的引导代码必须在1024柱面之前。对于LINUX来说，不管你使用方式(1)还是方式(2)启动，都要保证
KERNEL放在1024柱面之前。只有在KERNEL起来以后，才有读/写1024柱面以后数据的能力。因为LINUX不使用INT13来进行硬盘操作。作为操作系统要能被正确引导，在现有
的BIOS下，它们的引导部分都必须在1024柱面之前。如果操作系统本身还是基于INT13 来进行磁盘操作的话，那么它也只能读/写1024柱面之前的数据。

二、从KERNEL到login prompt
在KERNEL起来之后，将生成第一个进程--init，实际上是执行了/sbin/init。Init的工作是根据/etc/inittab来执行相应的脚本进行系统初始化，如设置键盘、字体，装载模块，设置网络，等等。
/etc/inittab文件的每一行包括四个域： id:runlevels:action:process
runlevel是运行模式，通常为0-6。模式0是halt，模式6是reboot，模式1是单用户，
模式2/3是多用户，模式5是运行xdm以图形界面方式登录。id为标识符，通常为两个字母。process为需要执行的程序或脚本。 action包括有:

(1) defaultinit -- 指定缺省的运行模式（runlevel）

(2) sysinit --  指定运行的第一个程序/脚本，此时runlevels域不起作用。

(3) boot --   在sysinit之后执行，runlevels域不起作用

(4) bootwait --  同boot，但init会等待该命令结束

(5) once --   在进入有runlevels指定的运行模式时运行

(6) wait --   同上，但init会等待该命令结束

(7) respawn --  在进入相应runlevel时执行，并且若该进程结束，init会再起一个进程执行同样的命令

(8) ctrlaltdel --  指定在用户按下Ctrl-Alt-Del时执行的命令

对于Redhat来说，执行的顺序为： /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 /sbin/mingetty #
等待用户登录用户登录后，shell将首先寻找/etc/profile脚本文件，并执行它。然后在用户家目录找启动脚本文件，如果存在.bash_profile,
则执行它，否则执行.bash_login；如果该文件也不存在，则执行.profile文件，然后，bash将作为一个交互式shell执行.bashrc文件（如果存在的话）.很多系统中，.bashrc都将启动/etc/bashrc作为系统范围内的配置文件。然后，我们就可以使用
Shell进行操作了。

三、/etc/rc.d/rc.sysinit及/etc/rc.d/rc
在Redhat中，/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。

/etc/rc.d/rc
则根据其参数指定的运行模式来执行相应目录下的脚本。凡是以Kxx开头的，都以stop为参数来调用；凡是以Sxx开头的，都以start为参数来调用。调用的顺序按xx从小到大来执行。例如，假设缺省的运行模式是3，/etc/rc.d/rc就会按上述方式调用/etc/rc.d/rc3.d/下的脚本。值得一提的是，Redhat中的运行模式2、3、5都把/etc/rc.d/rc.local做为初始化脚本中的最后一个，所以用户可以自己在这个文件中添加一些需要在其他初始化工作之后，登录之前执行的命令。

四、运行/sbin/mingetty
init在等待/etc/rc.d/rc执行完毕之后（因为在/etc/inittab中/etc/rc.d/rc
的action是wait），将在指定的各个虚拟终端上运行/sbin/mingetty，等待用户的登录。至此，LINUX的启动结束。

五、sysinit
对于Slackware，作为sysinit的脚本是/etc/rc.d/rc.S，运行模式1的脚本是
/etc/rc.d/rc.K，运行模式2、3、4、5的脚本是/etc/rc.d/rc.M。另外，装载模块的命令都集中在/etc/rc.d
/rc.modules中，/etc/rc.d/rc.local为登录前执行的最后一个脚本。

grub find /boot/grub/stage1 find命令寻找grub配置文件所在的分区 root
(hd0,5） root命令设置grub的根设备 grub根设备是保存grub文件的分区 setup (hd0)
setup命令将grub第一阶段启动引导程序代码写到hd0

kernel /bzImage ro root=/dev/hda8

chainloader +1
告诉grub使用激活分区(由前面的rootnoverify指定)的启动扇区作为辅助启动引导程序当grub运行到boot时 它将控制传递给这个启动扇区
从而启动位于这个分区的操作系统。

系统引导的过程：在pc机上系统启动过程：
系统加电以后bois对系统完成监测设置后将控制权交给硬盘上MBR中的 BootLoader在这里即是lilo或grub等。 BootLoader
将操作系统代码调入内存，然后将控制权交给arch/i386/boot中的Setup.S这段程序。 Setup.S
这段程序在386实模式下对系统进行基本的检测和设置后转入保护模式把控制权交给Head.S Head.S
建立内存管理和中断管理的框架后调用init/main.c中的start_kernel（）函数在start_kernel执行完成后用户就可以登录和使用linux了。Start_kernel()函数在init/main.c
中定义。

Start_kernel的流程中的主要步骤：

setup_arch(&command_line);用于和处理器、内存等最基本的硬件相关部分的初始化。在arch/i386/kernel/setup.c
中定义；

parse_options(command_line);
把启动时得到的参数从命令行的字符串中分离出来并赋给相应的变量。在init/main.c 中定义；

trap_init(); 对中断向量表进行初始化。在 arch/i386/kernel/trap.c 中定义；

init_IRQ(); 与中断有关的初始化， 在 arch/i386/kernel/i8259.c 中定义；

sched_init(); 进程调度初始化。 在 kernel/sched.c 中定义；

softirq_init(); 在 kernel/softirq.c 中定义；

time_init(); 时间部分初始化。 在 arch/i386/kernel/time.c 中定义；

console_init(); 对终端初始化。 在 drivers/char/tty_io.c 中定义；

buffer_init(mempages
8c12
); 对用于指示块缓存的buff free list 初始化。
在fs/buffer.c 中定义；

mem_init(); 内存管理初始化。 在 arch/i386/mm/init.c中定义；

rest_init(); 此函数中调用kernel_thread(init,NULL, CLONE_FS |
CLONE_FILES |
CLONE_SIGNAL)函数时会调用init/main.c中的init()函数在init()函数中将会建立dbflush、kswapd两个新的内核线程。初始化tty1设备。寻找/etc/init或/sbin/init
或/bin/init来建立一个init进程。

Init进程根据/etc/inittab文件进行文件系统检查、启动系统守护进程为联机终端建立getty进程，执行/etc/rc下的命令文件。
此后getty会在终端上显示login提示符，以等待用户登录。