Linux 系统引导过程解析

sinozhou

               
       
       
       
       
       
       
Linux在PC机引导过程

开机／重置后，系统自检，BIOS到CMOS找引导设备（光驱，硬盘，USB设备等）。
               

PC机一般使用硬盘作为引导设备，BIOS将硬盘的第一个扇区（512字节）调入内存，MBR剖析图如下
       

GRUB
                STAGE1加载完成后，STAGE1加载GRUB
                STAGE1.5，可以识别文件系统，读取/boot/grub/menu.lst文件。加载内核，和initrd文件，GRUB
                STAGE2 完成。
               

现在linux
                kernel获得系统的控制权，由于在系统引导时候，可要使用一部分设备的驱动如，网卡，SCSI设备，RAID，LVM，或者rootfs
                是在网络文件系统（NFS），USB设备等原因。为了提高系统引导过程的灵活性。引入了临时根文件系统，即initrd或者initramfs，前者是一个文件系统（ext2,cramfs）,后者是initramfs。后者有比前者有很多的灵活性，详细稳定请参考Documentation/filesystems/ramfs-rootfs-initramfs.txt。
               

如果有initrd存在，kernel会加载initrd或者initramfs,进行系统硬件初始化等工作，然后mount真的根文件系统，在改变临时的根文件到真的文件系统，然后运行/sbin/init进程。initrd和initramfs实现方法不同(参见initrd和initrainitramfs区别：区别：)。以上过程由/linuxrc（initrd），/init（initramfs）实现。
               

如果没有initrd，内核安装根文件系统，运行/sbin/init进程。init的配置文件是/etc/inittab，init进程是用户空间（user
                space）的第一个进程（PID=1），所有其他应用程序都是它的子进程。init完成硬件配置，网络等初始化，启动对应运行级别的应用，运行getty启动终端等待用户登录。依照时间顺序起过程如下。
       

• 
  系统配置（硬件参数配置，时钟，文件系统检测，设置主机名等），初始化。Debian,
                          si::sysinit:/etc/init.d/rcS，这条语句表示，系统初始化时候运行脚本/etc/init.d/rcS,脚本的内容是按数字顺序（如相同按字母升序）运行/etc/rcS.d/下面的脚本，K字母开头的是/etc/rcS.d/Knum_something
                          stop，S字母开头是/etc/rcS.d/Snum_something
                          start。类RedHat的系统是si:S:sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit。
                         
• 
  启动缺省的运行级别，起启动过程如上所述，Debian：　l3:3:wait:/etc/init.d/rc
                          3，RedHat:
                          l3:3:wait:/etc/rc.d/rc
                          3。
                         
• 
  启动getty，打开虚拟终端等待用户登录。Debian：　1:2345:respawn:/sbin/getty
                          38400 tty1，RedHat：c1:12345:respawn:/sbin/agetty
                          38400 tty1。
                 

   说明：系统配置（sysinit）初始化在init　-b
                时不运行。init的运行级别一般为（0-6），0：关机，1（S）：单用户；6：重启。其他为多用户环境。图行界面的登录由相应运行级别的脚本启动实现如/etc/rc3.d/gdm等。除以上任务，init还有设置ctrl-alt-del的响应，电源响应等。详细过程请参考man
                inittab,init,getty,login。
    到此，linux的启动过程结束，用户可以在虚拟终端（virtual
console），显示管理器（Display
Manager）登录。应用的运行级别配置工具：类RedHat:chkconfig
例子：列出服务的运行级别
chkconfig
--list name，增加服务
chkconfig
--add name，
删除服务 chkconfig
--del name
指定运行级别启动或者关闭
chkconfig
--level level_number
name
on|off|rest, Debian：update-rc.d：例子：
update-rc.d
     apache2 start 25 3 . stop 09 0 1 6
.（设置apache2在运行级别3启动顺序是25，在运行级别0，1，6停止，顺序是09）　；update-rc.d
-f apache2 remove（删除apache2的系统启动）；　update-rc.d
apache2 defaults（设置apache2在运行级别2345启动，016关闭）。
说明：
initrd和initramfs区别：

• initrd
          是个单独的文件，使用ram
          disk 而initramfs已经链接到内核文件中使用root_fs。
         
         
         
• initrd
          是压缩的文件系统通常是ext2，其创建过程中要使用dd,mkfs等命令，所以需要将ext2编译到内核中，引导时候使用ram
          disk。而initramfs是压缩的cpio包，内核在引导过程中将其导入到root_fs(一种ramfs或tmpfs)不需要外加的文件系统模
          块。
         
         
• initrd使用/linuxrc执行系统初始化，不是init，其过程复杂；initramfs使用init执行初始化，后使用exec最后的init替换自己。
         
         
         
• 
  在系统转入第二个阶段引导时：initrd需要pivot_root
          到最后的根文件系统，然后umount
          ramdisk；initramfs是用新的根文件系统覆盖安装自己，然后chroot。
         
         
  

       
       
       
       
       
       
总之initramfs优于initrd。详细文档可可参见：内核文档Documentation/filesystems/ramfs-rootfs-initramfs.txt，或者解压以上两种中间引导文件，查看linuxrc和init脚本。
               
               

本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u/6566/showart_2012240.html