Linux启动过程剖析

Linux启动过程的剖析能帮助那些想深入学习Linux用户建立一个相关Linux启动过程的清晰概念，进而可以进一步研究Linux接下来是如何工作的。

Linux启动过程如下：当用户打开PC的电源，BIOS开机自检，按BIOS中设置的启动设备(通常是硬盘)启动，接着启动设备上安装的引导程序lilo或grub开始引导Linux，Linux首先进行内核的引导，接下来执行init程序，init程序调用了rc.sysinit和rc等程序，rc.sysinit和rc当完成系统初始化和运行服务的任务后，返回init;init启动了mingetty后，打开了终端供用户登录系统，用户登录成功后进入了Shell，这样就完成了从开机到登录的整个启动过程。如图所示：

下面分步来介绍下linux的启动过程：

1、BIOS自检

当你打开计算机电源，计算机会首先加载BIOS信息，BIOS信息是如此的重要，以至于计算机必须在最开始就找到它。这是因为BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等。在此之后，计算机心里就有谱了，知道应该去读取哪个硬件设备了。

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”。 在 PC 中，引导 Linux 是从 BIOS 中的地址 0xFFFF0 处开始的。BIOS 的第一个步骤是加电自检(POST)。POST 的工作是对硬件进行检测。BIOS 的第二个步骤是进行本地设备的枚举和初始化。给定 BIOS 功能的不同用法之后，BIOS 由两部分组成：POST 代码和运行时服务。当 POST 完成之后，它被从内存中清理了出来，但是 BIOS 运行时服务依然保留在内存中，目标操作系统可以使用这些服务。

要引导一个操作系统，BIOS 运行时会按照 CMOS 的设置定义的顺序来搜索处于活动状态并且可以引导的设备。引导设备可以是软盘、CD-ROM、硬盘上的某个分区、网络上的某个设备，甚至是 USB 闪存。通常，Linux 都是从硬盘上引导的，其中主引导记录(MBR)中包含主引导加载程序。

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0×7c00地址所在的物理内存中。当 MBR 被加载到 RAM 中之后，BIOS 就会将控制权交给 MBR。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。

提取MBR的信息

要看MBR的内容，请使用下面的命令

#从/dev/sda上读取前512个字节的内容，并将其写入mbr.bin文件中

root@farsight:/home/linux# dd if=/dev/sda f=mbr.bin bs=512 count=1

1+0 records in

1+0 records out

512 bytes (512 B) copied, 0.000798615 seconds, 641 kB/s

#以十六进制和ASCII码格式打印这个二进制文件的内容

root@farsight:/home/linux# od -xa mbr.bin

0000000 48eb 1090 d08e 00bc b8b0 0000 d88e c08e

k H dle dle so P nul 0 8 nul nul so X so @

0000020 befb 7c00 00bf b906 0200 a4f3 21ea 0006

{ > nul | ? nul ack 9 nul stx s $ j ! ack nul

0000040 be00 07be 0438 0b75 c683 8110 fefe 7507

nul > > bel 8 eot u vt etx F dle soh ~ ~ bel u

……

这个 dd 命令需要以 root 用户的身份运行，它从 /dev/hda(第一个 IDE 盘) 上读取前 512 个字节的内容，并将其写入 mbr.bin 文件中。od 命令会以十六进制和 ASCII 码格式打印这个二进制文件的内容。

2、启动GRUB/LILO

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。

GRUB和LILO都是引导加载程序，它们会引导操作系统。当机器引导它的操作系统时，BIOS会读取引导介质上最前面的512字节(即MBR: master boot record)。在单一的 MBR 中只能存储一个操作系统的引导记录，所以当需要多个操作系统时就会出现问题。所以需要更灵活的引导加载程序。

GRUB 与 LILO 的比较

所有引导加载程序都以类似的方式工作，满足共同的目的。不过，LILO 和 GRUB 之间有很多不同之处：

● LILO 没有交互式命令界面，而 GRUB 拥有。

● LILO 不支持网络引导，而 GRUB 支持。

● LILO 将关于可以引导的操作系统位置的信息物理上存储在 MBR 中。如果修改了