linux开机引导和启动过程

传统启动方式（Legacy+MBR）   

传统BIOS启动方式，存在一些不足：比如最大只支持2TB磁盘，磁盘最多四个分区，且不支持图形 *** 作

 新式启动方式（UEFI+GPT）

相对于Legacy+mbr, 优点在启动更快(不要开机自检)，最多可支持128个磁盘分区，最大可支持18EB硬盘，支持图形 *** 作

启动流程

1.  上电，BIOS自检，找到启动介质（系统盘），读取主引导分区（MBR）

2. 引导装载程序 (GRUB2)，寻找 *** 作系统内核并加载其到内存， 内核初始化

3. 启动 systemd

https://www.cnblogs.com/jjmcao/p/9322324.html     开机流程

https://linux.cn/article-8807-1.html         开机流程

http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/08/linux_boot_process.html   开机流程

https://linux.cn/article-8603-1.html?pr    grub介绍

http://www.dnxtc.net/zixun/zhuangjijiaocheng/2020-10-11/5852.html uefi和legacy区别

linux可以通过fdisk命令查看系统磁盘分区类型

CentOS7下重建grub并恢复系统的故障案例

https://cloud.tencent.com/developer/article/1767715

当用户打开电源后，BIOS开机自检，确定启动设备，安装启动设备，启动设备上面安装的GRUB开始引导Linux，Linux首先先进行内核引导，通过跟切换，执行init程序，init程序确定启动级别，根据启动级别进行系统初始化和运行的服务，然后返回init启动终端，用户通过验证成功登陆Shell，这就是一个从开机到登陆的启动过程。

一、硬件引导启动

当用户打开电源后POST开始自检，检测硬件设备是否确实或者存在故障（是否影响正常开机），如果不影响正常开机，就把任务交给BIOS。BIOS通过搜索，安装启动确定启动设备，启动项为硬盘，BIOS去读取硬盘的前512字节到内存，找到BootLoader,确定GRUB

二、GRUB引导启动内核

这一部分概况起来就是：GRUB程序加载执行并开始引导kernel程序

Boot Loader就是在 *** 作系统内核运行之前运行的一小段程序。通过GRUB引导可以确定内核程序，因为引导扇区只有446字节，GRUB只是一个小的程序安装在里面，真正使用的在MBR后面的扇区存放，我们想使用Bootloader GRUB功能必须读取后面的文件，Bootloader GRUB功能程序的运行和加载配置选项分为三个阶段

Stage1阶段：

Stage1阶段其实就是执行系统安装时预先写入到MBR的Bootloader中的程序。

Stage1阶段的任务仅是将硬盘0柱面0磁道2扇区的内容读入内存并执行，它是Stage1.5阶段或Stage2阶段的入口，引导进入Stage1.5阶段或Stage2阶段。 在此Stage1阶段，还没有识别文件系统的能力。

Stage1.5阶段：

stage1.5阶段是stage1阶段和stage2阶段的中间桥梁。stage1.5阶段具有识别启动分区文件系统的能力，此后GRUB程序便有能力去访问/boot分区下/grub目录下的 stage2文件，并将stage2载入内存执行。

Stage2阶段

Stage2阶段执行时，首先会解析GRUB程序的配置文件grub.conf，并依配置文件决定是否显示系统启动菜单。然后加载内核镜像到内存中，通过initrd程序建立RAMDisk内存虚拟根文件系统。此时控制权将转交给内核程序。

三、内核引导启动

这一部分主要是通过在内存中建立虚拟根文件系统实现相关设备的驱动并建立和切换到真正的根文件系统。

解压内核镜像加载到内存，以及initrd程序建立RAMDisk内存虚拟根文件系统后，内核开始驱动基本硬件，并调用虚拟根文件系统中的init程序加载驱动模块初始化系统中各种设备的相关配置工作，其中包括CPU、I/O、存储设备等。当所需的驱动程序加载完后，会根据grub.conf配置文件中“root=XXX”部分所指定的内容创建一个根设备，然后将根文件系统以只读的方式挂载，并切换到真正的根文件系统上，同时调用系统进程的/sbin/init程序，进入系统初始化阶段。

四、系统初始化

这一步是通过/sbin/init,init程序准备软件运行坏境，启动系统服务

通过/etc/inittab文件确定运行级别，然后去执行系统初始化脚本/etc/rc.sysinit,为用户初始化用户空间环境，在完成初始化后，根据运行级别，系统开始对应级别的目录启动服务，关闭那些不要的服务（里面S99local ->../rc.local）用户自动服务启动脚本

运行级别：为系统运行或维护等目的而设定；0-6：7个级别

0：关机

1：单用户模式(root自动登录), single, 维护模式

2: 多用户模式，启动网络功能，但不会启动NFS；维护模式

3：多用户模式，正常模式；文本界面

4：预留级别；可同3级别

5：多用户模式，正常模式；图形界面

6：重启

默认级别：3, 5

切换级别：init #

查看级别：runlevel who -r

五、启动终端，用户登录

这一步是用户登录shell过程

如果没有改变级别，默认情况执行/sbin/mingetty打开6个纯文本终端，让用户输入用户名和密码。输入完成后，再调用login程序，核对密码。如果密码正确，就从文件 /etc/passwd 读取该用户指定的shell，然后启动这个shell。更多Linux介绍请查看《Linux就该这么学》。

Linux Booting Process:

(1) BIOS

功能：执行计算机系统完整性检测；通电自检；搜索/加载/执行 boot loader程序。

一旦 boot loader 程序被探测到，并且加载到内存，BIOS会把控制权交给它。

(2) MBR

MBR位于引导盘（Bootable Disk）的第一个扇区（512B）。

通常是在 /dev/sda 或者 /dev/hda 。

注意：引导盘（bootable disk）和引导分区（bootable partition）的区别。

(3) GRUB

GRUB = Grand Unified Bootloader

如果在系统中安装有多个内核镜像，你可以选择某一个被执行。

GRUB展示了一个启动画面，等待几秒，如果你不输入任何字符，它将会按照grub配置文件的规定加载默认的内核镜像。

Grub配置文件在: /boot/grub/grub.conf

它包含了内核和initrd.img

(4) Kernal

(注意Kernal和kernel不一样)

Kernal按照grub.conf文件的规定，挂载根文件系统。

一旦kernal启动，它第一件事情就是执行：sbin/init 进程。

initrd是被kernel用做临时根文件系统，直到Kernal挂载了根文件系统。

(5) INIT（Initilization）

根据 /etc/inittab 文件决定Linux运行层级，运行级别决定了哪个初始化程序（Initial Programs）被加载到启动项。

(6) Run Level

根据你的运行级别的设定， *** 作系统会执行下来对应的文件夹下的程序：

Linux的7个运行级别（Run levels）:

标准的Linux运行级别为3或者5，如果是3的话，系统就在多用户状态；如果是5的话，则是运行着XWindow系统。不同的运行级别有着不同的用处，也应该根据自己的不同清晰来设置。例如，如果丢失了root口令，那么可以让机器启动进入单用户模式来设置。

如果是使用S（Start）开头的程序，那么是用在启动的时候，

如果是使用K（Kill）开头的程序，那么是用在关机的时候。

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