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linux mbr grub 是整個 linux 系統啟動的流程,其中 mbr 的英文全稱是“Master Boot Record”,表示主引導記錄,mbr 存儲于磁盤的頭部,大小為 512bytes;grub 的英文全稱是“Grand Unified Bootloader”,表示多系統啟動程序。
概述
Linux 是一種自由和開放源代碼的類 UNIX 操作系統。該操作系統的內核由林納斯·托瓦茲在 1991 年 10 月 5 日首次發布。在加上用戶空間的應用程序之后,成為 Linux 操作系統。Linux 是自由軟件和開放源代碼軟件發展中最著名的例子。
下面簡單記錄一下 Linux 系統從開機到能使用的整個過程,以作備忘!
LINUX 啟動流程
先通過一張圖來簡單了解下整個系統啟動的流程,整個過程基本可以分為 POST– BIOS– MBR(GRUB)– Kernel– Init– Runlevel。下面會詳細說明每個過程的作用。
BIOS
BIOS(Basic Input/Output System),基本輸入輸出系統,該系統存儲于主板的 ROM 芯片上,計算機在開機時,會最先讀取該系統,然后會有一個加電自檢過程,這個過程其實就是檢查 CPU 和內存,計算機最基本的組成單元 (控制器、運算器和存儲器),還會檢查其他硬件,若沒有異常就開始加載 BIOS 程序到內存當中。詳細的 BIOS 功能,這邊就不說了,BIOS 主要的一個功能就是存儲了磁盤的啟動順序,BIOS 會按照啟動順序去查找第一個磁盤頭的 MBR 信息,并加載和執行 MBR 中的 Bootloader 程序,若第一個磁盤不存在 MBR,則會繼續查找第二個磁盤 (PS:啟動順序可以在 BIOS 的界面中進行設置),一旦 BootLoader 程序被檢測并加載內存中,BIOS 就將控制權交接給了 BootLoader 程序。
MBR
MBR(Master Boot Record),主引導記錄,MBR 存儲于磁盤的頭部,大小為 512bytes,其中,446bytes 用于存儲 BootLoader 程序,64bytes 用于存儲分區表信息,最后 2bytes 用于 MBR 的有效性檢查。
GRUB
GRUB(Grand Unified Bootloader),多系統啟動程序,其執行過程可分為三個步驟:
Stage1:這個其實就是 MBR,它的主要工作就是查找并加載第二段 Bootloader 程序 (stage2),但系統在沒啟動時,MBR 根本找不到文件系統,也就找不到 stage2 所存放的位置,因此,就有了 stage1_5
Stage1_5:該步驟就是為了識別文件系統
Stage2:GRUB 程序會根據 /boot/grub/grub.conf 文件查找 Kernel 的信息,然后開始加載 Kernel 程序,當 Kernel 程序被檢測并在加載到內存中,GRUB 就將控制權交接給了 Kernel 程序。
PS:實際上這個步驟 /boot 還沒被掛載,GRUB 直接識別 grub 所在磁盤的文件系統,所以實際上應該是 /grub/grub.conf 文件,該配置文件的信息如下:
grub.conf:
#boot=/dev/sda
default=0 # 設定默認啟動的 title 的編號,從 0 開始
timeout=5 # 等待用戶選擇的超時時間
splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz #GRUB 的背景圖片
hiddenmenu # 隱藏菜單
title CentOS (2.6.18-194.el5PAE) # 內核標題
root (hd0,0) # 內核文件所在的設備
kernel /vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/ # 內核文件路徑以及傳遞給內核的參數
initrd /initrd-2.6.18-194.el5PAE.img #ramdisk 文件路徑
Kernel
Kernel,內核,Kernel 是 Linux 系統最主要的程序,實際上,Kernel 的文件很小,只保留了最基本的模塊,并以壓縮的文件形式存儲在硬盤中,當 GRUB 將 Kernel 讀進內存,內存開始解壓縮內核文件。講內核啟動,應該先講下 initrd 這個文件,
initrd(Initial RAM Disk),它在 stage2 這個步驟就被拷貝到了內存中,這個文件是在安裝系統時產生的,是一個臨時的根文件系統 (rootfs)。因為 Kernel 為了精簡,只保留了最基本的模塊,因此,Kernel 上并沒有各種硬件的驅動程序,也就無法識 rootfs 所在的設備,故產生了 initrd 這個文件,該文件裝載了必要的驅動模塊,當 Kernel 啟動時,可以從 initrd 文件中裝載驅動模塊,直到掛載真正的 rootfs,然后將 initrd 從內存中移除。
Kernel 會以只讀方式掛載根文件系統,當根文件系統被掛載后,開始裝載第一個進程 (用戶空間的進程),執行 /sbin/init,之后就將控制權交接給了 init 程序。
Init
init,初始化,顧名思義,該程序就是進行 OS 初始化操作,實際上是根據 /etc/inittab(定義了系統默認運行級別) 設定的動作進行腳本的執行,第一個被執行的腳本為 /etc/rc.d/rc.sysinit,這個是真正的 OS 初始化腳本,簡單講下這個腳本的任務 (可以去看看實際腳本,看看都做了什么):
激活 udev 和 selinux;
根據 /etc/sysctl.conf 文件,來設定內核參數;
設定系統時鐘;
裝載硬盤映射;
啟用交換分區;
設置主機名;
根文件系統檢測,并以讀寫方式重新掛載根文件系統;
激活 RAID 和 LVM 設備;
啟用磁盤配額;
根據 /etc/fstab,檢查并掛載其他文件系統;
清理過期的鎖和 PID 文件
執行完后,根據配置的啟動級別,執行對應目錄底下的腳本,最后執行 /etc/rc.d/rc.local 這個腳本,至此,系統啟動完成。
Runlevel
runlevel,運行級別,不同的級別會啟動的服務不一樣,init 會根據定義的級別去執行相應目錄下的腳本,Linux 的啟動級別分為以下幾種
0:關機模式
1:單一用戶模式 (直接以管理員身份進入)
2:多用戶模式(無網絡)
3:多用戶模式(命令行)
4:保留
5:多用戶模式(圖形界面)
6:重啟
在不同的運行級別下,/etc/rc.d/rc 這個腳本會分別執行不同目錄下的腳本
Run level 0 – /etc/rc.d/rc0.d/
Run level 1 – /etc/rc.d/rc1.d/
Run level 2 – /etc/rc.d/rc2.d/
Run level 3 – /etc/rc.d/rc3.d/
Run level 4 – /etc/rc.d/rc4.d/
Run level 5 – /etc/rc.d/rc5.d/
Run level 6 – /etc/rc.d/rc6.d/
這些目錄下的腳本只有 K * 和 S * 開頭的文件,K 開頭的文件為開機需要執行關閉的服務,S 開頭的文件為開機需要執行開啟的服務。
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