Linux启动过程详解

众所周知，硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR，也就是Master Boot Record，即主引导记录，它的大小是512字节，别看地方不大，可里面却存放了预启动信息、分区表信息。
系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后，就会将其复制到0×0000 7c00地址所在的物理内存中。其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader，而具体到你的电脑，那就是lilo或者grub了(GRUB原来就是Bootloader)。

启动第三步--Bootloader

在嵌入式系统中，启动第一步、第二步不存在的，直接从Bootloader开始运行。

Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。
Boot Loader有若干种，其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。
我们以Grub为例来讲解吧，毕竟用lilo和spfdisk的人并不多。
系统读取内存中的grub配置信息（一般为menu.lst或grub.lst），并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

Bootloader从地址为0x0009 0200开始存入RAM中，而setup()函数链接在此处，然后跳转setup()开始执行，作用再次初始化硬件设备(BIOS已经初始化了)
setup()结束跳转到startup_32(),这里面会解压内核，也就是第四步中提到的，然后跳转到0x0010 0000处。
执行第二个startup_32()函数，与前一个函数名相同，但是起始物理地址不同，函数结尾会跳转到start_kernel()处。
执行start_kernel(),作用是完成Linux内核的初始化工作。，几乎每个内核部件都是由这个函数进行初始化的。

启动第四步--加载内核

根据grub设定的内核映像所在路径(Bootloader给出Image路径)，系统读取内存映像，并进行解压缩操作。此时，屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后，屏幕输出“OK, booting the kernel”。
系统将解压后的内核放置在内存之中，并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备，完成Linux核心环境的建立。至此，Linux内核已经建立起来了，基于Linux的程序应该可以正常运行了。

至此，Linux内核已经建立起来。

启动第五步--用户层init依据inittab文件来设定运行等级

内核被加载后，第一个运行的程序便是/sbin/init，该文件会读取/etc/inittab文件，并依据此文件来进行初始化工作。
其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级，其设定形式是“：id:5:initdefault:”，这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下：
0：关机
1：单用户模式
2：无网络支持的多用户模式
3：有网络支持的多用户模式
4：保留，未使用
5：有网络支持有X-Window支持的多用户模式
6：重新引导系统，即重启
关于/etc/inittab文件的学问，其实还有很多

启动第六步－－init进程执行rc.sysinit

在设定了运行等级后，Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序，它做的工作非常多，包括设定PATH、设定网络配置（/etc/sysconfig/network）、启动swap分区、设定/proc等等。如果你有兴趣，可以到/etc/rc.d中查看一下rc.sysinit文件，里面的脚本够你看几天的

启动第七步－－启动内核模块

具体是依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来装载内核模块。

启动第八步－－执行不同运行级别的脚本程序

根据运行级别的不同，系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

启动第九步－－执行/etc/rc.d/rc.local

你如果打开了此文件，里面有一句话，读过之后，你就会对此命令的作用一目了然：
# This script will be executed *after* all the other init scripts.
# You can put your own initialization stuff in here if you don’t
# want to do the full Sys V style init stuff.
rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

启动第十步－－执行/bin/login程序，进入登录状态

此时，系统已经进入到了等待用户输入username和password的时候了，你已经可以用自己的帐号登入系统了。:)
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漫长的启动过程结束了，一切都清静了…
其实在这背后，还有着更加复杂的底层函数调用，等待着你去研究…本文就算抛砖引玉了:)

番外话：

1. uboot和grub都是Bootloader的一种，只不过uboot更多用于嵌入式系统，而grub更多用于PC

2. MBR和Grub什么关系：MBR是硬盘上第一个扇区，大小为512Byte，其包括三部分：引导程序、分区表、分隔标识。那么为什么需要MBR呢，因为BIOS太小，功能有限。当BIOS开机自检后，就会将Grub load进入内存，也意味着引导程序被激活，分区表信息已经加载到内存，系统控制权由BIOS交到Grub。

3. Grub是一个系统引导程序，其又分成两个阶段：第一阶段：保存在MBR中，用汇编编写，也就是MBR中的引导程序部分，功能包括：①基础硬件设备初始化(屏蔽所有中断、关闭处理器内部指令/数据cache等)；②为加载Grub的另一部分Stage2准备空间；③如果从某个固态存储介质中，则拷贝Grub中Stage2到RAM空间中；④设置好堆栈；⑤跳转到Stage2的C程序入口点；第二阶段：通常由C语言编写，功能包括：①初始化本阶段使用到的硬件设备；②检测系统内存映射；③将kernel映像和根文件系统映像从Flash读到RAM中；④为内核设置启动参数；⑤调用内核。----------分隔符------------第二阶段通常保存在/boot/grub中，当我们启动系统进入Grub界面，会看到选择信息，如果我们编译了系统内核的话，我们可以选择从某个内核启动。同时注意Grub配置文件和内核在/boot分区。从前面分析可以看出，Grub第一阶段需要到MBR中读引导程序，第二阶段需要到/boot分区读系统内核和配置文件。