linux系统启动流程概览

Posted 2020-08-09

 

 作为一名Linux运维人员，我们需要对Linux的启动流程有一定的了解，在工作过程中，如果遇到了启动故障，我们就可以更加得心应手的进行故障排查。

 

 我们先大概描述一下整个启动过程，如下图：

 

 

 上述过程为整个启动流程的大体流程，每个步骤具体做了什么，我们可以参考如下总结：

 

1、POST 

 加电自检 power-on self test ( POST)  ，加电后，固化在固件中的指令被加载到内存中，cpu

从内存读取这些指令，这些指令会对各个硬件进行检查，查看这些硬件是否能够正常运转。

 

2、BIOS（Boot Sequence）

 还记得我们在bios中设置的启动项吗，bios会找到启动项中第一个可以启动的设备一般情

况下都是设置从硬盘启动，bios会去扫描这些硬盘，从中发现可以启动的硬盘，发现存在mbr

的硬盘。

 

3、MBR(bootloader,446byte)

   读取第一个启动硬盘的MBR，mbr的前446个字节，就是grub引导程序的第一阶段，但是

单单的446个字节是无法完成所有引导工作的，这446个字节的唯一作用，就是找到grub引导

程序的下一阶段的代码，通过第1阶段，找到grub的第1.5阶段的代码，grub的第1.5阶段存放

在启动硬盘的0柱面上,启动硬盘的0柱面上不仅有grub的第1.5阶段，还有boot分区文件系统对

应的驱动，为什么需要boot分区文件系统的驱动？因为grub很大，grub还有第2阶段的代码，

grub的第2阶段代码就存放在/boot所在分区中，所以，如果我们如果想要得到完全的grub，

则必须能够进入boot分区中，想要挂载boot分区，就需要有boot分区对应的文件系统的驱动。

上述过程可以这样理解，我们通过grub stage 1 找到 grub stage 1.5,      再通过grub stage1.5找

到boot分区的驱动，挂载boot分区后，找到grubstage 2。

 

4、 Kernel

  boot分区被挂载，grub也完整了，grub继续工作，读取grub.conf文件，grub.conf文件中指定了

要加载的内核，加载boot分区中的内核文件到内存，并且在内存中解压，我们知道，linux最核心的内

核文件存放在/boot中，那么系统启动时肯定要读取/boot所在分区中的内核文件，但是，boot分区是

有文件系统的（此处我们假设boot是一个单独分区），如果想要能够使用boot分区，则必须获取boot

分区的文件系统对应的驱动，那么，我们是在什么时候获取了boot分区文件系统的驱动呢？就是在上

一步，grub的1.5阶段中，获取到了boot分区的驱动，我们在安装操作系统的时候，boot分区对应的文

件系统必须是标准的文件系统，比如ext文件系统，当我们确定了boot分区的文件系统以后，那么文件

系统的驱动的大小则同时被确定了，所以，grub stage1.5在哪里可以找到boot分区的驱动，也就可以

确定了。

 

5、 ramdisk或ramfs：initrd/initramfs  （伪根）

  在上一步中内核已经被加载到内存中，这个时候，内核应该去挂载根分区，但是这个时候内核遇到了问

题，根分区是存在文件系统的，如果想要使用根分区，内核必须获取根分区对应的文件系统的驱动，那么，

内核去哪里获取根分区对应的文件系统驱动呢，答案是从boot分区的initramfs*.img这个文件中去获得，

initramfs*.img这个文件是我们安装操作系统的时候生成的，我们在安装操作系统的时候，指定了根分区

使用哪种文件系统，所以initramfs*.img知道根分区对应的文件系统是什么，从而initramfs*.img也保存

了根文件系统对应的驱动，当initramfs*.img这个文件被加载到内存中，它会伪装成一个根文件系统，内

核需要获取到真正的根文件系统的驱动的时候，就会去这个伪根中查找，从而获取到真正的根分区的文件

系统对应的驱动，得到了真正的根分区的文件系统以后，就可以挂载并使用rootfs了。

 

6、（ROOTFS）init（/etc/inittab）(用户空间主导进程)

  bootloader将kernel和initrd/initramfs装载至内存，kernel和initrd位于boot分区，boot分区要是

一个基本的磁盘设备，以便bootloader访问并加载至内存，kernel在内存中解压，kernel获得控制权，

kernel访问initrd，kernel借助initrd中的驱动或者模块，最终访问到rootfs，在rootfs中找到/sbin/init,

用户空间中的程序的初始化由init完成。init读取配置文件/etc/inittab，执行/etc/rc.d/rc.sysinit初始化

脚本，初始化系统的指定进程。

 

 

 

 

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