一文读懂 | Linux系统启动过程

如果某一天，贵公司的一台Linux服务器突然出现启动问题，这将是一件非常重要的事情。重新安装系统是一个很耗时的过程，而且很可能会导致数据的丢失。然而，如果问题在于启动过程，则可以通过快速定位系统问题来快速解决。这样一来，不仅可以节省时间，还可以确保服务器能够尽快恢复正常运行，保证业务的连续性。因此，熟悉启动过程并能够快速诊断问题是至关重要的。

1. 上电加载BIOS

首先肯定是上电，当按下计算机的电源，计算机就会首先加载BIOS系统，BIOS(Basic Input Output System)是基本输入输出系统，主要就是进行硬件检测，检测硬件能否满足运行的基本条件，叫做“硬件自检(Power-OnSelf-Test)”，简称POST，所以，计算机要顺利启动，就需要首先加载BIOS信息，在计算机还没加载操作系统的时候控制计算机。

BIOS程序一般被存放在主板ROM(只读存储芯片)中，即使关机或掉电，该程序也不会丢失。

2. 加载MBR到内存

在BIOS程序的最后，将会指向计算机硬盘的MBR(Master Boot Record)主引导扇区，就是启动盘的第一个扇区，硬盘上的MBR包含基本的Boot Loader(446字节)和一个小的分区表(64字节)及分隔标识(2字节)，它是一个512字节大小的扇区。

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系统读取到BIOS所指向的硬盘的MBR后，就会将其load到内存(RAM)中，然后BIOS就会将控制权转交给MBR。

3. GRUB引导

在Linux资料中，被俗称GRUB的就是Boot Loader，GRUB是GRand Unified Bootloader的缩写，MBR的前446字节存放的就是GRUB程序的一部分，它是一个多重操作系统启动管理器，用来引导不同系统，GRUB是目前Linux环境中最流行的启动管理器。

如果你的计算机上配置了双操作系统，使用者就是在GRUB中进行选择究竟启动哪个操作系统。

4. 加载内核(Kernel)

系统启动到这一步，首先会加载系统的Kernel，Kernel是现代操作系统的核心，直接负责管理硬件。

5. 设定Inittab运行等级

在内核加载完毕后，会启动Linux操作系统第一个守护进程init，这个进程的PID是1，所有的进程都是它的子进程。

通过这个进程读取/etc/inittab文件，/etc/inittab文件的作用是设定Linux的运行等级，文件内容大致如下：

# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:
#   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
#   1 - Single user mode
#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
#   3 - Full multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11
#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
# 
id:3:initdefault:
 
...

从文件内容知道Linux系统运行等级一共有7种：

 

0：关机模式，运行等级为0，系统会立即关机，在系统启动后可以利用这种等级对系统进行关机操作，但是不允许将系统下次启动时的等级设定为0，否则系统将无法正常启动（启动后立即关机）。

1：单用户模式，类似于windows系统下的安全模式，具有ROOT权限。

2：无网络支持的多用户模式，顾名思义就是支持多用户登录

3：字符界面多用户模式，文本命令行界面，一般服务器都是此模式

4：保留，未使用模式

5：图形界面多用户模式，系统启动之后会进入到图形化桌面系统中

6：重新引导系统，重启模式，千万不要设置为6，和0相似。

/etc/inittab文件内容中的设定的行：

id:3:initdefault:

表示启动的层级为3，即图形界面多用户模式。一般3和5比较常用，如果需要其它等级，可以手动修改这个值。

每一个运行级别都在/etc目录下有一个对应的子目录，可以指定每一个运行级别需要加载哪些程序，rcN.d的字母d是directory的意思，表示这是一个目录。

6. 加载rc.sysinit

读取完运行等级后，Linux系统就会运行第一个用户层进程：/etc/rc.d/rc.sysinit，该进程的功能是设定PATH变量、设定网络配置、启动/swap分区、设定/proc、系统函数和Selinux等等。

7. 加载内核模块

完成上述流程后，会读取/etc/modules.conf文件以及/etc/modules.c目录下的文件来加载系统的内核模块。

8. 启动运行级别程序

根据前面设定的运行等级，系统会执行/etc/rc0.d/到/etc/rc6.d/中相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务，都是一些服务程序。其中以S开头表示系统即将启动的程序，如果以K开头，则代表停止该服务。S和K后紧跟的数字为启动顺序编号。

前面提到，每一个运行级别都在/etc目录下有一个对应的子目录，但是如果每一个运行级别都要执行同一个程序，那就要每一个子目录里面都要拷贝一个这个程序进去，那这样就会有一个问题：如果要修改一个程序，修改完岂不是每一个子目录里面都要修改一遍或者都要重新拷贝一遍？

所以Linux的解决办法就是每一个/etc/rcN.d目录下的文件都设为链接文件，下图中看到箭头指向/etc/init.d目录下的文件，所以实际执行的是/etc/init.d目录下的文件，只需要修改一次/etc/init.d目录下的程序就搞定了。

至于什么是链接文件，可以看之前写的彻底明白Linux硬链接和软链接就可以明白。

9. 读取rc.local文件

启动完服务程序后，会读取执行/etc/rc.d/rc.local文件，我们可以对该文件设定一些关键核心业务开机自启，也就是Linux留给用户进行个性化的地方，你可以把你想要设置和启动的东西放到这里。

10. 执行/bin/login

到这里，Linux系统启动结束，最后执行/bin/login程序，启动到系统登录界面，等待用户输入用户名和密码，然后就可登录到Shell终端。

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