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Linux系統開機啟動詳解

時間:2014-08-14 20:52來源:知行網www.gbjajh.tw 編輯:麥田守望者

計算機開機是一個神秘的過程。我們只是按了開機鍵,就看到屏幕上的進度條或者一行行的輸出,直到我們到達登錄界面。然而,計算機開機又是個異常脆弱的過程,我們滿心期望的登錄界面可能并不會出現,而是一個命令行或者錯誤信息。了解計算機開機過程有助于我們修復開機可能出現的問題。

一、最初始階段

當我們打開計算機電源,計算機會自動從主板的BIOS(Basic Input/Output System)讀取其中所存儲的程序。這一程序通常知道一些直接連接在主板上的硬件(硬盤,網絡接口,鍵盤,串口,并口)。現在大部分的BIOS允許你從軟盤、光盤或者硬盤中選擇一個來啟動計算機。

下一步,計算機將從你所選擇的存儲設備中讀取起始的512 bytes(比如光盤一開是的512 bytes,如果我們從光盤啟動的話)。這512 bytes叫做主引導記錄MBR (master boot record)。MBR會告訴電腦從該設備的某一個分區(partition)來裝載引導加載程序(boot loader)。Boot loader儲存有操作系統(OS)的相關信息,比如操作系統名稱,操作系統內核 (kernel)所在位置等。常用的boot loader有GRUB和LILO。

隨后,boot loader會幫助我們加載kernel。kernel實際上是一個用來操作計算機的程序,它是計算機操作系統的內核,主要的任務是管理計算機的硬件資源,充當軟件和硬件的接口。操作系統上的任何操作都要通過kernel傳達給硬件。Windows和Linux各自有自己kernel。狹義的操作系統就是指kernel,廣義的操作系統包括kernel以及kernel之上的各種應用。

(Linus Torvalds與其說是Linux之父,不如說是Linux kernel之父。他依然負責Linux kernel的開發和維護。至于Ubuntu, Red Hat, 它們都是基于相同的kernel之上,囊括了不同的應用和界面構成的一個更加完整的操作系統版本。)

實際上,我們可以在多個分區安裝boot loader,每個boot loader對應不同的操作系統,在讀取MBR的時候選擇我們想要啟動的boot loader。這就是多操作系統的原理。

小結:BIOS -> MBR -> boot loader -> kernel

二、kernel

如果我們加載的是Linux kernel,Linux kernel開始工作。kernel會首先預留自己運行所需的內存空間,然后通過驅動程序(driver)檢測計算機硬件。這樣,操作系統就可以知道自己有哪些硬件可用。隨后,kernel會啟動一個init進程。它是Linux系統中的1號進程(Linux系統沒有0號進程)。到此,kernel就完成了在計算機啟動階段的工作,交接給init來管理。

小結: kernel -> init process

三、init process

(根據boot loader的選項,Linux此時可以進入單用戶模式(single user mode)。在此模式下,初始腳本還沒有開始執行,我們可以檢測并修復計算機可能存在的錯誤)

隨后,init會運行一系列的初始腳本(startup scripts),這些腳本是Linux中常見的shell scripts。這些腳本執行如下功能:

設置計算機名稱,時區,檢測文件系統,掛載硬盤,清空臨時文件,設置網絡……

當這些初始腳本,操作系統已經完全準備好了,只是,還沒有人可以登錄!!!init會給出登錄(login)對話框,或者是圖形化的登錄界面。

輸入用戶名(比如說vamei)和密碼,DONE!

在此后的過程中,你將以用戶(user)vamei的身份操作電腦。此外,根據你創建用戶時的設定,Linux還會將你歸到某個組(group)中,比如可以是stupid組,或者是vamei組。

所以你將是用戶vamei, 同時是vamei組的組員。(注意,組vamei和用戶vamei只是重名而已,就好想你可以叫Dell, 同時還是Dell公司的老板一樣。你完全也可以是用戶vamei,同時為stupid組的組員)

總結:BIOS -> MBR -> boot loader -> kernel -> init process -> login

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標簽(Tag):Ubuntu Linux Android 操作系統 Unix fedora debian
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