Linux系统的启动流程

# 了解：Linux系统的启动流程？

## **Linux 系统启动过程概览**

1. 第一步：开机自检，加载 BIOS；
2. 第二步：读取 MBR；
3. 第三步：Boot Loader（如 GRUB）引导菜单；
4. 第四步：加载 Kernel 内核；
5. 第五步：init 进程读取 inittab，设定运行级别；
6. 第六步：init 进程执行 `rc.sysinit`；
7. 第七步：加载内核模块；
8. 第八步：执行对应运行级别的脚本；
9. 第九步：执行 `/etc/rc.d/rc.local`；
10. 第十步：启动 /bin/login，进入登录界面。

## **Linux 系统启动过程详解**

### **一、启动第一步：开机自检，加载 BIOS**

开机后，主板固件（BIOS/UEFI）完成 POST（加电自检），搜集 CPU、内存、硬盘、启动顺序等信息，为后续引导做好硬件准备。

### **二、启动第二步：读取 MBR**

硬盘第 0 磁道第 1 扇区（512 B）为主引导记录 MBR（Master Boot Record），内含启动代码与分区表。系统把该扇区复制到 `0x7C00` 地址并执行，其中的启动代码即 Boot Loader 的第一阶段。

### **三、启动第三步：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 Syslinux 是常见的 Loader。我们以 Grub 为例来讲解吧，毕竟用 LILO 和 Syslinux 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。

### **四、启动第四步：加载内核**

根据 grub 设定的**内核映像**所在路径，系统读取内存映像，并进行解压缩操作。此时，屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后，屏幕输出“OK, booting the kernel”。

系统将解压后的内核放置在内存之中，并调用 `start_kernel()` 函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备，完成 Linux 核心环境的建立。至此，Linux 内核已经建立起来了，基于 Linux 的程序应该可以正常运行了。

### **五、启动第五步：init 读取 inittab，设定运行级别**

内核被加载后，第一个运行的程序便是 `/sbin/init`（`/sbin/init` -> `../lib/systemd/systemd`），该文件会读取 `/etc/inittab` 文件，并依据此文件来进行初始化工作。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

### **六、启动第六步：init 执行 rc.sysinit**

在设定了运行等级后，Linux 系统执行的第一个用户层文件就是 `/etc/rc.d/rc.sysinit` 脚本程序，它做的工作非常多，包括设定 `PATH`、设定网络配置（`/etc/sysconfig/network`）、启动 swap 分区、设定 /proc 等等。如果你有兴趣，可以到 `/etc/rc.d` 中查看一下 `rc.sysinit` 文件，里面的脚本够你看几天的

### **七、启动第七步：加载内核模块**

init 根据 `/etc/modules.conf` 或 `/etc/modules.d` 下的配置文件，调用 modprobe 自动装载所需内核模块。

### **八、启动第八步：执行对应运行级别脚本**

根据运行级别的不同，系统会运行 rc0.d 到 rc6.d 中的相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

### **九、启动第九步：执行 /etc/rc.d/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：

```ini
# 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。

十、启动第十步：启动 /bin/login，进入登录界面

系统最终调用 /sbin/agetty + /bin/login（或图形登录管理器）等待用户输入用户名与密码；验证通过后，启动流程宣告结束，用户获得 shell 或桌面会话。