Linux 啓動流程梳理 - 思維導圖 - 流程圖
Linux 啓動流程總的來說可以分成三個階段
Linux 啓動流程圖
第一步：上電
Ø 在 x86 系統中，將 1M 空間最上面的 0xF0000 到 0xFFFFF 這 64K 映射給 ROM。
Ø 當電腦剛加電的時候，會做一些重置的工作，將 CS 設置爲 0xFFFF，將 IP 設置爲 0x0000，所以第一條指令就會指向 0xFFFF0，正是在 ROM 的範圍內。
Ø 在這裏，有一個 JMP 命令會跳到 ROM 中做初始化工作的代碼，於是，BIOS 開始進行初始化的工作
第二步：BIOS 啓動
固件初始化：計算機開機後，UEFI 固件會進行初始化，包括硬件初始化、自檢和加載 UEFI 固件驅動程序等。
啓動設備選擇：UEFI 固件會檢測並識別可啓動的設備，如硬盤、光盤、USB 設備等。它會根據預設的啓動順序或用戶設置的啓動選項，選擇一個可啓動的設備作爲啓動介質。
UEFI 固件驅動程序加載：UEFI 固件會加載設備上的 UEFI 固件驅動程序，這些驅動程序負責與硬件設備進行交互，以便後續的啓動過程能夠正常進行。
UEFI 應用程序加載：UEFI 固件會加載位於啓動介質上的 UEFI 應用程序，如引導加載程序（Bootloader）或操作系統的引導管理器。這些應用程序通常位於 EFI 系統分區中，以. efi 文件格式存在。
引導加載程序執行：加載的引導加載程序會接管控制權，負責加載操作系統內核或其他引導組件。常見的引導加載程序有 UEFI Shell、GRUB、rEFInd 等。
第三步：Linux 啓動
Linux 啓動 - 引導
Ø 我們可以通過 BIOS 界面選擇硬盤啓動項進入 OS，那 BIOS 是怎麼發現這個硬盤裏有 OS？
Ø 答案就是 MBR（Master Boot Record），
ØMBR 是放在硬盤的第一個扇區，一共 512 字節，
Ø 可以分成兩部分：
Ø 主引導記錄：安裝啓動引導程序的地方，446 字節，
Ø 分區表：記錄整個硬盤分區的的狀態此外，64 字節
Linux 啓動 - 引導 EBR/VBR
Ø 找到 MBR 後下一步做啥？
Ø(1) 如果查找分區表時發現操作系統裝在主分區，然後執行已載入的 MBR 中的 boot loader 代碼，加載該激活主分區的 VBR 中的 boot loader，至此，控制權就交給了 VBR 的 boot loader
Ø(2) 如果操作系統不是裝在主分區，那麼肯定是裝在邏輯分區中，所以查找完主分區表後會繼續查找擴展分區表，直到找到 EBR 所在的分區，然後 MBR 中的 boot loader 將控制權交給該 EBR 的 boot loader
Linux 啓動 - 引導 GRUB2 介紹
ØGNU GRUB（GRand Unified Bootloader 簡稱 “GRUB”）是一個來自 GNU 項目的多操作系統啓動程序。GRUB 是多啓動規範的實現，它允許用戶可以在計算機內同時擁有多個操作系統，並在計算機啓動時選擇希望運行的操作系統。GRUB 可用於選擇操作系統分區上的不同內核，也可用於向這些內核傳遞啓動參數。
Ø 生成配置文件：grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
Ø 安裝：grub2-install /dev/sda
Linux 啓動 - 引導 GRUB2 加載
ØGrub2 第一個安裝的就是 boot.img，BIOS 完成任務後，會將 boot.img 從硬盤加載到內存中的 0x7c00 來運行。boot.img 會加載 core.img。如果從硬盤啓動的話，這個扇區裏面是 diskboot.img，diskboot.img 的任務就是將 core.img 的其他部分加載進來，先是解壓縮程序 lzma_decompress.img，再往下是 kernel.img，最後是各個模塊 module 對應的映像。這裏需要注意，它不是 Linux 的內核，而是 grub 的內核。
Ø 隨着我們加載的東西越來越大，實模式這 1M 的地址空間實在放不下了，所以在真正的解壓縮之前，lzma_decompress.img 做了一個重要的決定，就是調用 real_to_prot，切換到保護模式，這樣就能在更大的尋址空間裏面，加載更多的東西。
Linux 啓動 - 0/1 號進程
Øset_task_stack_end_magic(&init_task)。這裏面有一個參數 init_task，它的定義是 struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task)。
Ø 它是系統創建的第一個進程，我們稱爲 0 號進程。這是唯一一個沒有通過 fork 或者 kernel_thread 產生的進程，是進程列表的第一個。
Ø1.trap_init() 中斷初始化
Ø2.mm_init() 內存初始化
Ø3.sched_init() 調度策略初始化
Ø4.vfs_caches_init() 基於內存文件系統 rootfs 初始化
Ø5.start_kernel()->rest_init() 其他方面的初始化
Ørest_init 的第一大工作是，用 kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS) 創建第二個進程，這個是 1 號進程。1 號進程對於操作系統來講，有 “劃時代” 的意義。
Linux 啓動 - ramdisk
Øinit 程序是在文件系統上的，文件系統一定是在一個存儲設備上的，例如硬盤。Linux 訪問存儲設備，要有驅動才能訪問。如果存儲系統數目很有限，那驅動可以直接放到內核裏面，但是文件系統的格式有很多，全都放進內核那內核就太大了。
Ø 這該怎麼辦呢？
Ø 我們只好先弄一個基於內存的文件系統。內存訪問是不需要驅動的，這個就是 ramdisk。這個時候，ramdisk 是根文件系統。
Ø 運行 ramdisk 上的 /init，等它運行完了就已經在用戶態了。/init 這個程序會先根據存儲系統的類型加載驅動，有了驅動就可以設置真正的根文件系統了。有了真正的根文件系統，ramdisk 上的 /init 會啓動文件系統上的 init。
Linux 啓動 - init 介紹
Ø 前面 0/1 進程都屬於內核線程，ps pid=1 的是 init 進程
Ø if (ramdisk_execute_command) {
Øret = run_init_process(ramdisk_execute_command);
Ø...... }
Ø......
Øif (!try_to_run_init_process("/sbin/init") ||
Ø!try_to_run_init_process("/etc/init") ||
Ø !try_to_run_init_process("/bin/init") ||
Ø!try_to_run_init_process("/bin/sh")) return 0
Ø 它會嘗試運行 ramdisk 的 “/init”，或者普通文件系統上的 “/sbin/init”“/etc/init”“/bin/init”“/bin/sh”。不同版本的 Linux 會選擇不同的文件啓動，但是隻要有一個起來了就可以。
ØInit 類型：
ØSysV:CentOS 5 之前, 配置文件 / etc/inittab
ØUpstart:CentOS 6，配置文件 / etc/inittab,/etc/init/*.conf
ØSystemd:CnetOS7, 配置文件 / usr/lib/system/syste,/etc/systemd/system
Linux 啓動 - 運行級別
Linux 啓動 - fstab
Ø 任何硬件設備連接後，操作系統使用硬件，即需要掛載。windows 只不過是自動 “掛載” 了，linux 需要手動自己搞。在 Linux 系統下，例如每次掛載 / dev/sdb1（例如 U 盤設備文件）需要手動使用命令 mount。當然，每次重啓，開啓時，硬盤一般也是被自動掛載的，而自動掛載的信息，就記錄在 / etc/fstab 文件中。
Ø 系統每次啓動都會讀取 / etc/fstab 中的配置內容，自動掛載該文件中被記錄的設備和分區。
Ø 第一列：設備文件或 UUID 或 label（三者的區別看下面）
Ø 第二列：設備的掛載點（空目錄）
Ø 第三列：該分區文件系統的格式（可以使用特殊的參數 auto，自動識別分區的分區格式）
Ø 第四列：文件系統的參數，設置格式的選項
Ø 第五列：dump 備份的設置（0 表示不進行 dump 備份，1 代表每天進行 dump 備份，2 代表不定日期的進行 dump 備份）
Ø 第六列：磁盤檢查設置（其實是一個檢查順序，0 代表不檢查，1 代表第一個檢查，2 後續. 一般根目錄是 1，數字相同則同時檢查）
Linux 啓動 - 用戶登錄
一般來說：用戶登錄方式有三種
- 命令行登錄
2.ssh 登錄
- 圖形登錄
Linux 是多任務多用戶的操作系統，它允許多人同時在線工作。但每個人都必須要輸入用戶名和密碼才能驗證身份並最終登錄。但登陸時是以圖形界面的方式給用戶使用，還是以純命令行模式給用戶使用呢？這是終端決定的，也就是說在登錄前需要先加載終端。
現代 Linux 上，console 終端已經和原始的意義不太一樣了，其設備映射在 / dev/console 上，所有內核輸出的信息都輸出到 console 終端，而其他用戶程序輸出的信息則輸出到虛擬終端或僞終端。
總結下：
/dev/console：控制檯終端
/dev/ttyN：虛擬終端，ctrl+alt+f[1-6] 切換的就是虛擬終端
/dev/ttySN：串行終端
/dev/pts/N：僞終端，ssh 等工具連接過去的活着圖形終端下開啓的命令行終端就是僞終端。
Linux 啓動 - 用戶切換
Linux 預設提供了六個命令窗口終端機讓我們來登錄。
默認我們登錄的就是第一個窗口，也就是 tty1，這個六個窗口分別爲 tty1,tty2 … tty6，你可以按下 Ctrl + Alt + F1 ~ F6 來切換它們
Ø
Ø 針對我的 VM Virtual BOX ctrl+alt + F1 是圖形終端， ctrl+alt + F2~F6 命令行終端
Linux 啓動流程思維導圖
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