Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)過程

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1、6.2Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)過程Linux系統(tǒng)的引導(dǎo)和初始化過程可以分為兩個階段，如圖6.3所示圖6.3Linux內(nèi)核啟動過程示意圖第1階段：完成硬件檢測、初始化和內(nèi)核的引導(dǎo)。第2階段：主要是init初始化進程的執(zhí)行。1．BIOS自檢計算機通電后，首先由BIOS進行自檢，即所謂的POST（PowerOnSelfTest），對硬件進行檢測，然后BIOS必須確定要使用哪個設(shè)備來引導(dǎo)系統(tǒng)，此時會根據(jù)CMOS中設(shè)置的引導(dǎo)順序，搜索處于活動狀態(tài)并可引導(dǎo)的設(shè)備（硬盤、CDROM、USB設(shè)備或軟盤），當(dāng)找到一個引導(dǎo)設(shè)備之后，從中讀出引導(dǎo)塊或MBR（MBR，Mast

2、erBootRecord）。主引導(dǎo)記錄MBR中包含主引導(dǎo)加載程序。MBR是一個512B大小的扇區(qū)，位于磁盤的第一個扇區(qū)中（0道0面1扇區(qū)）。當(dāng)MBR被加載到RAM中之后，BIOS會把控制權(quán)交給MBR。注意，要看MBR的內(nèi)容，可以執(zhí)行如下命令：#ddif=/dev/hdaof=mbr.binbs=512count=1//從/dev/hda上讀取前512B的內(nèi)容，將其寫入mbr.bin文件中#od-xambr.bin//以十六進制和ASCII碼格式打印這個二進制文件的內(nèi)容MBR中的主引導(dǎo)加載程序是一個512B大小的映像，其中包含程序代碼和一個分區(qū)表。前

3、446B是主引導(dǎo)加載程序，其中包含可執(zhí)行代碼和錯誤消息文本。接下來的64B是分區(qū)表，其中包含4個分區(qū)的記錄（每個記錄的大小是16個字節(jié)）。MBR以兩個特殊數(shù)字的字節(jié)（0xAA55）結(jié)束。這個數(shù)字會用來進行MBR的有效性檢查。2．啟動GRUBGRUB是引導(dǎo)加載程序，會引導(dǎo)操作系統(tǒng)。當(dāng)機器引導(dǎo)它的操作系統(tǒng)時，BIOS會讀取引導(dǎo)介質(zhì)上最前面的512字節(jié)（MBR，MasterBootRecord）主引導(dǎo)加載程序（第一階段的引導(dǎo)加載程序）的主要作用是查找并加載次引導(dǎo)加載程序，它是通過在分區(qū)表中查找一個活動分區(qū)來實現(xiàn)這種功能的。當(dāng)找到一個活動分區(qū)時，會掃描分區(qū)

4、表中的其它分區(qū)，以確保它們都不是活動的。當(dāng)這個過程驗證完成之后，就將活動分區(qū)的引導(dǎo)記錄（第二階段的引導(dǎo)加載程序）從這個設(shè)備中讀到RAM中，并執(zhí)行它。第二階段的引導(dǎo)加載程序（次引導(dǎo)加載程序）可以更形象地稱為內(nèi)核加載程序。主要作用是將默認(rèn)的內(nèi)核映像和initrd映像加載到內(nèi)存中。在PC環(huán)境中，第一階段和第二階段的引導(dǎo)加載程序一起稱為GRandUnifiedBootloader（GRUB）。在GRUB命令行環(huán)境中（啟動電腦后，在GRUB界面中按C鍵進入），可以使用initrd映像引導(dǎo)一個特定的內(nèi)核，方法如下：grub>kernel(hd0,2)/Poss

5、iblefilesare:lost+foundsysprocvartmpdevetcrootselinuxusrbinboothomelibmediamntoptsbinsrvmisctftpboot.autofscknetcache_dbgrub>kernel(hd0,2)/boot/vmlinuz-2.6.18-128.el5[Linux-bzImage,setup=0x1e00,size=0x1bbeb4]grub>initrd(hd0,2)/boot/initrd-2.6.18-128.el5.img[Linux-initrd@0x2fd7

6、9000,0x266c72bytes]grub>當(dāng)內(nèi)核映像被加載到內(nèi)存后，內(nèi)核階段就加開始了。3．加載內(nèi)核當(dāng)內(nèi)核映像被加載到內(nèi)存中，并且階段2的引導(dǎo)加載程序釋放控制權(quán)之后，內(nèi)核階段就開始了。內(nèi)核映像并不是一個可執(zhí)行的內(nèi)核，而是一個壓縮過的內(nèi)核映像。通常它是一個zImage（壓縮映像，小于512KB）或一個bzImage（較大的壓縮映像，大于512KB）。在這個內(nèi)核映像前面是一個例程，它實現(xiàn)少量硬件設(shè)置，并對內(nèi)核映像中包含的內(nèi)核進行解壓，然后將其放入高端內(nèi)存中，如果有初始RAM磁盤映像，就會將它移動到內(nèi)存中，并標(biāo)明以后使用。然后該例程會調(diào)用內(nèi)核，并開

7、始啟動內(nèi)核引導(dǎo)的過程。在內(nèi)核引導(dǎo)過程中，初始RAM磁盤（initrd）是由次引導(dǎo)加載程序加載到內(nèi)存中的，它會被復(fù)制到RAM中并掛載到系統(tǒng)上。這個initrd會作為RAM中的臨時根文件系統(tǒng)使用，并允許內(nèi)核在沒有掛載任何物理磁盤的情況下完整地實現(xiàn)引導(dǎo)。由于與外圍設(shè)備進行交互所需要的模塊可能是initrd的一部分，因此內(nèi)核可以非常小，但是仍然需要支持大量可能的硬件配置。在內(nèi)核引導(dǎo)之后，就可以正式掛載根文件系統(tǒng)了，此時會將initrd根文件系統(tǒng)卸載掉，掛載真正的根文件系統(tǒng)。注意：在一個沒有硬盤的嵌入式環(huán)境中，initrd可以是最終的根文件系統(tǒng)，或者通過網(wǎng)絡(luò)

8、文件系統(tǒng)（NFS）掛載最終的根文件系統(tǒng)。4．執(zhí)行init進程內(nèi)核被載入內(nèi)存，開始運行并初始化所有的設(shè)備驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等