Linux系统启动过程

引言

Linux系统是一种开源操作系统，它的启动过程相比于Windows等闭源系统，更加透明和灵活。本文将介绍Linux系统的启动过程，包括硬件启动、引导加载器、内核启动、初始化进程等步骤。

硬件启动

在计算机开机后，BIOS会自动启动进行硬件自检，检测计算机所有的硬件是否正常。如果硬件检测正常，BIOS会查找可启动设备列表，例如硬盘、光驱、USB等。BIOS会按照启动设备顺序查找可启动设备，并尝试从它们中的第一个设备中加载引导程序。

引导加载器

引导加载器是一段小程序，它的主要功能是加载操作系统内核到计算机内存中。Linux系统中最常用的引导加载器是GRUB（GRand Unified Bootloader），它支持多操作系统引导，为Linux系统带来更多的灵活性。

grub> root (hd0,0)
grub> kernel /vmlinuz root=/dev/sda1
grub> initrd /initrd.img
grub> boot

上述代码是GRUB的一个示例配置，其中root命令指定引导设备，kernel命令加载内核，initrd命令加载启动镜像，boot命令启动系统。

内核启动

当引导加载器成功加载内核到内存中后，内核就开始执行。内核是Linux系统的核心，它负责管理系统资源、驱动设备、执行用户程序等任务。内核启动时，它会初始化系统资源、加载驱动程序、挂载文件系统等操作。

[    0.000000] Linux version 5.10.0-8-amd64 (debian-kernel@lists.debian.org) (gcc-10 (Debian 10.2.1-6) 10.2.1 20210110, GNU ld (GNU Binutils for Debian) 2.35.2) #1 SMP Debian 5.10.46-1 (2021-07-21)
[    0.000000] Command line: BOOT_IMAGE=/vmlinuz-5.10.0-8-amd64 root=/dev/sda1 ro quiet
[    0.000000] x86/fpu: Supporting XSAVE feature 0x001: 'x87 floating point registers'

上述代码是内核启动时的一部分输出信息，它显示了内核的版本、命令行参数、支持的硬件特性等信息。

初始化进程

内核启动后，它会启动第一个用户空间进程init（或systemd），它是整个系统的父进程，负责启动其他用户进程。init进程会读取/etc/inittab文件，根据其中的配置启动系统服务。

# /etc/inittab: init(8) configuration.
# $Id: inittab,v 1.91 2002/01/25 13:35:21 miquels Exp $

# The default runlevel.
id:3:initdefault:

# Boot-time system configuration/initialization script.
# This is run first except when booting in emergency (-b) mode.
si::sysinit:/etc/init.d/rcS

# What to do in single-user mode.
~~:S:wait:/sbin/sulogin

# /etc/init.d executes the S and K scripts upon change
# of runlevel.
#
# Runlevel 0 is halt.
# Runlevel 1 is single-user.
# Runlevels 2-5 are multi-user.
# Runlevel 6 is reboot.
l0:0:wait:/etc/init.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/init.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/init.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/init.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/init.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/init.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/init.d/rc 6

上述代码是/etc/inittab文件的示例配置，其中id:3:initdefault:指定系统默认运行级别为3（多用户命令行模式），si::sysinit:/etc/init.d/rcS表示在sysinit阶段执行rcS脚本等。