linux系统启动流程

AIRF • 2022年10月6日下午6:52 • Linux, 系统管理

按下系统的电源开关，过一会就可以看到Linux的登录界面了。

你是否曾经想过，从按下电源开关到登录界面出现，这后面到底发生了什么？

linux系统启动流程

Linux 系统在启动过程中，首先是固件(PC 上大多是 CMOS/BIOS)的物理检测,诸如检测系统的显卡、CPU 和硬盘等,可从系统按下电源后看到此检测信息;检测无问题,将读取硬盘的MBR(主引导记录)中的自举程序,Linux 中常用的自举程序GRUB。自举程序 GRUB 在系统启动期间只有一个作用,就是载入内核，内核在引导期间有两个主要的作用,一个是驱动系统硬件,另一个将启动系统进程 init;init 进程将读取其配置文件/etc/inittab 完成后续所有的引导。

linux系统启动流程
整个过程基本可以分为7个步骤:POST–>BIOS–>MBR(GRUB)–>Kernel–>Init–>Runlevel。下面会详细说明每个过程的作用。

1. 开机自检（POST, Power On Self Test）

电脑通电之后，首先加载BIOS（basic input output system，基本输入输出系统）。而BIOS程序首先检查计算机能否满足运行的基本条件，这个叫做“硬件自检（Power On Self Test）”。

主要检查：主板，CPU，内存，磁盘，网卡，声卡，显卡，鼠标，键盘，显示器等

2. 启动顺序

硬件自检完成后，BIOS把控制权转交给下一阶段的启动程序。这是，BIOS需要知道，“下一阶段的启动程序”具体存放在哪个设备里（磁盘，光盘，移动硬盘等）。也就是说，BIOS需要有一个外部存储设备的排序，排在前面的设备就是优先转交控制权的设备。这种排序叫做“启动顺序”（Boot Sequence）

3、主引导记录 MBR( master boot record)

主引导记录只有512个字节，位于0柱面，0磁道，1扇区，放不了太多东西。它的主要作用是，告诉计算机到硬盘的那一个位置去找操作系统

4、启动管理器 Grub

在这种情况下，计算机读取”主引导记录”前面446字节的机器码之后，不再把控制权转交给某一个分区，而是运行事先安装的”启动管理器”（boot loader），由用户选择启动哪一个操作系统。

Linux环境中，目前最流行的启动管理器是Grub

在centos7中的启动管理是grub2

[root@fruit boot]# ll
总用量 112548
-rw-r--r--. 1 root root   153591 10月 20 2020 config-3.10.0-1160.el7.x86_64
drwxr-xr-x. 3 root root       17 5月  19 22:06 efi
drwxr-xr-x. 2 root root       27 5月  19 22:08 grub
drwx------. 5 root root       97 5月  19 22:11 grub2
-rw-------. 1 root root 62118628 5月  19 22:10 initramfs-0-rescue-dfc787c8ebab403c82f14b33d3c1b96c.img
-rw-------. 1 root root 21714935 5月  19 22:11 initramfs-3.10.0-1160.el7.x86_64.img
-rw-------. 1 root root 13773260 5月  19 22:13 initramfs-3.10.0-1160.el7.x86_64kdump.img
-rw-r--r--. 1 root root   320648 10月 20 2020 symvers-3.10.0-1160.el7.x86_64.gz
-rw-------. 1 root root  3616707 10月 20 2020 System.map-3.10.0-1160.el7.x86_64
-rwxr-xr-x. 1 root root  6769256 5月  19 22:10 vmlinuz-0-rescue-dfc787c8ebab403c82f14b33d3c1b96c
-rwxr-xr-x. 1 root root  6769256 10月 20 2020 vmlinuz-3.10.0-1160.el7.x86_64
[root@fruit boot]#

5、操作系统

控制权转交给操作系统后，操作系统的内核首先被载入内存。开始运行第一个程序systemd,执行默认target配置文件/etc/systemd/system/default.target

可以看出systemd启动用户进程， kthreadd 启动内核进程

[root@fruit default.target.wants]# ps -ef
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root          1      0  0 09:31 ?        00:00:10 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --des
root          2      0  0 09:31 ?        00:00:00 [kthreadd]
root          4      2  0 09:31 ?        00:00:00 [kworker/0:0H]
root          6      2  0 09:31 ?        00:00:01 [ksoftirqd/0]
root          7      2  0 09:31 ?        00:00:00 [migration/0]

centos7/8 里的第一个进程是systemd
centos6 的第一个进程是init

6、运行级别 runlevel

[root@localhost test]# runlevel # 查看当前的运行级别
N 3
N 代表最开始进入的模式，如果是N表示没有进行模式切换
3 5 代表最开始进入运行级别3 ，后面切换到运行级别5
centos 6 中的叫法
0 关机
1 单用户模式
2 多用户模式，不能使用 nfs
3 完全多用户模式
4 保留，没有使用
5 图形界面
6 重启

7、用户登录

登录shell

首先读取/etc/profile配置文件，加载/etc/profile.d/*.sh，再去用户的家目录，读取~/.bash_profile,然后去~/.bashrc,最后读取/etc/bashrc。进行初始环境变量

非登录shell

首先读取~/.bashrc文件，再读取/etc/bashrc

原创文章，作者：AIRF，如若转载，请注明出处：http://www.ai-rf.com/index.php/2022/10/06/linux%e7%b3%bb%e7%bb%9f%e5%90%af%e5%8a%a8%e6%b5%81%e7%a8%8b/