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Linux開機啟動(bootstrap)

作者:Vamei

來源:見文末


計算機開機是一個神秘的過程。我們只是按了開機鍵,就看到屏幕上的進度條或者一行行的輸出,直到我們到達登錄界面。然而,計算機開機又是個異常脆弱的過程,我們滿心期望的登錄界面可能並不會出現,而是一個命令列或者錯誤信息。瞭解計算機開機過程有助於我們修複開機可能出現的問題。


最初始階段


當我們打開計算機電源,計算機會自動從主板的BIOS(Basic Input/Output System)讀取其中所儲存的程式。這一程式通常知道一些直接連接在主板上的硬體(硬碟,網絡接口,鍵盤,串口,並口)。現在大部分的BIOS允許你從軟盤、光盤或者硬碟中選擇一個來啟動計算機。


下一步,計算機將從你所選擇的儲存設備中讀取起始的512 bytes(比如光盤一開是的512 bytes,如果我們從光盤啟動的話)。這512 bytes叫做主引導記錄MBR (master boot record)。MBR會告訴電腦從該設備的某一個分割槽(partition)來裝載引導加載程式(boot loader)。Boot loader儲存有操作系統(OS)的相關信息,比如操作系統名稱,操作系統內核 (內核)所在位置等。常用的boot loader有GRUB和LILO。


隨後,boot loader會幫助我們加載內核(kernel)。內核實際上是一個用來操作計算機的程式,它是計算機操作系統的內核,主要的任務是管理計算機的硬體資源,充當軟體和硬體的接口。操作系統上的任何操作都要通過內核傳達給硬體。Windows和Linux各自有自己內核。狹義的操作系統就是指內核,廣義的操作系統包括內核以及內核之上的各種應用。


(Linus Torvalds與其說是Linux之父,不如說是Linux 內核之父。他依然負責Linux 內核的開發和維護。至於Ubuntu, Red Hat, 它們都是基於相同的內核之上,囊括了不同的應用和界面構成的一個更加完整的操作系統版本。)


實際上,我們可以在多個分割槽安裝boot loader,每個引導加載程式對應不同的操作系統,在讀取MBR的時候選擇我們想要啟動的引導加載程式。這就是多操作系統的原理。


小結:BIOS -> MBR -> 引導加載程式 -> 內核


內核


如果我們加載的是Linux內核,Linux內核開始工作。內核會首先預留自己運行所需的記憶體空間,然後通過驅動程式(driver)檢測計算機硬體。這樣,操作系統就可以知道自己有哪些硬體可用。隨後,內核會啟動一個init行程。它是Linux系統中的1號行程(Linux系統沒有0號行程)。到此,內核就完成了在計算機啟動階段的工作,交接給init來管理。


小結: 內核 -> init process


init process


(根據boot loader的選項,Linux此時可以進入單用戶樣式(single user mode)。在此樣式下,初始腳本還沒有開始執行,我們可以檢測並修複計算機可能存在的錯誤)


隨後,init會運行一系列的初始腳本(startup scripts),這些腳本是Linux中常見的shell scripts。這些腳本執行如下功能:


設置計算機名稱,時區,檢測檔案系統,掛載硬碟,清空臨時檔案,設置網絡……


當這些初始腳本,操作系統已經完全準備好了,只是,還沒有人可以登錄。init會給出登錄(login)對話框,或者是圖形化的登錄界面。


輸入用戶名(比如說vamei)和密碼,DONE!


在此後的過程中,你將以用戶(user)vamei的身份操作電腦。此外,根據你創建用戶時的設定,Linux還會將你歸到某個組(group)中,比如可以是stupid組,或者是vamei組。


所以你將是用戶vamei, 同時是vamei組的組員。(註意,組vamei和用戶vamei只是重名而已,就好想你可以叫Dell, 同時還是Dell公司的老闆一樣。你完全也可以是用戶vamei,同時為stupid組的組員)


總結


BIOS -> MBR -> 引導加載程式 -> 內核 -> init process -> login


用戶,組。

來源Vamei (@Vamei) 

鏈接:http://www.cnblogs.com/vamei/archive/2012/09/05/2672039.html

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