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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,就看到螢幕上的進度條或者一行行的輸出,直到我們到達登入介面。然而,計算機開機又是個異常脆弱的過程,我們滿心期望的登入介面可能並不會出現,而是一個命令列或者錯誤資訊。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


當我們開啟計算機電源,計算機會自動從主機板的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線在主機板上的硬體(硬碟,網路介面,鍵盤,串列埠,並口)。現在大部分的BIOS允許你從軟盤、光碟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裝置中讀取起始的512 bytes(比如光碟一開是的512 bytes,如果我們從光碟啟動的話)。這512 bytes叫做主開機記錄MBR (master boot record)。MBR會告訴電腦從該裝置的某一個分割槽(partition)來裝載引導載入程式(boot loader)。Boot loader儲存有作業系統(OS)的相關資訊,比如作業系統名稱,作業系統核心 (核心)所在位置等。常用的boot loader有GRUB和LILO。


隨後,boot loader會幫助我們載入核心(kernel)。核心實際上是一個用來操作計算機的程式,它是計算機作業系統的核心,主要的任務是管理計算機的硬體資源,充當軟體和硬體的介面。作業系統上的任何操作都要透過核心傳達給硬體。Windows和Linux各自有自己核心。狹義的作業系統就是指核心,廣義的作業系統包括內核以及核心之上的各種應用。


(Linus Torvalds與其說是Linux之父,不如說是Linux 核心之父。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核心之上,囊括了不同的應用和介面構成的一個更加完整的作業系統版本。)


實際上,我們可以在多個分割槽安裝boot loader,每個引導載入程式對應不同的作業系統,在讀取MBR的時候選擇我們想要啟動的引導載入程式。這就是多作業系統的原理。


小結:BIOS -> MBR -> 引導載入程式 -> 核心


核心


如果我們載入的是Linux核心,Linux核心開始工作。核心會首先預留自己執行所需的記憶體空間,然後透過驅動程式(driver)檢測計算機硬體。這樣,作業系統就可以知道自己有哪些硬體可用。隨後,核心會啟動一個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,核心就完成了在計算機啟動階段的工作,交接給init來管理。


小結: 核心 -> init process


init process


(根據boot loader的選項,Linux此時可以進入單使用者樣式(single user mode)。在此樣式下,初始指令碼還沒有開始執行,我們可以檢測並修複計算機可能存在的錯誤)


隨後,init會執行一系列的初始指令碼(startup scripts),這些指令碼是Linux中常見的shell scripts。這些指令碼執行如下功能:


設定計算機名稱,時區,檢測檔案系統,掛載硬碟,清空臨時檔案,設定網路……


當這些初始指令碼,作業系統已經完全準備好了,只是,還沒有人可以登入。init會給出登入(login)對話方塊,或者是圖形化的登入介面。


輸入使用者名稱(比如說vamei)和密碼,DONE!


在此後的過程中,你將以使用者(user)vamei的身份操作電腦。此外,根據你建立使用者時的設定,Linux還會將你歸到某個組(group)中,比如可以是stupid組,或者是vamei組。


所以你將是使用者vamei, 同時是vamei組的組員。(註意,組vamei和使用者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。你完全也可以是使用者vamei,同時為stupid組的組員)


總結


BIOS -> MBR -> 引導載入程式 -> 核心 -> init process -> login


使用者,組。

來源Vamei (@Vamei) 

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

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