Linux系统启动详解是什么
Linux系统启动详解是什么，很多新手对此不是很清楚，为了帮助大家解决这个难题，下面小编将为大家详细讲解，有这方面需求的人可以来学习下，希望你能有所收获。
一 、 BIOS上电自检
BIOS（Basic Input Output System，基本输入输出系统）是指一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序，它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。 其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。
当计算机接通电源（启动）时，便加载第一个软件--BIOS。对于所有的操作系统一样，BIOS是被设计来初始化硬件而产生。POST（Power On self Test，上电自检）作为BIOS的主要组成部分，用于检验电脑硬件的基本功能是否正常。如果POST失败，那么该计算机将不能使用，引导过程也会就此中断。
当BIOS上电自检成功，确认硬件的基本功能正常后，会产生一个BIOS中断 INT 13H，从而转向第一块硬盘的第一个扇区，即MBR（Master Boot Record，主引导记录）。
二 、 引导装载程序
stage 1：当POST结束后，BIOS会将其跳转的主引导记录MBR加载至内存中，并开始执行该代码。控制权由BIOS转移至主引导记录代码。
主引导记录代码必须非常小，因为它必须连同分区表放到硬盘的第一个 512字节的扇区中。在传统的常规MBR中，主引导程序实际所占用的空间大小为446字节，通常被叫做引导镜像（boot.img），其中不包含设备的分区信息（4×16字节），分区是一般单独添加到引导记录中。
由于引导记录必须非常的小，它不可能非常智能，且不能理解文件系统结构。因此stage 1唯一功能就是定位并加载stage 2的代码（分页项中的起始及结束磁盘信息，寻找相应的存储区域）。为了完成此任务，stage 1的代码必须位于引导记录与设备第一个分区之间的位置。在加载stage 2代码进入内存后，控制权将由stage 1转移到stage 2。
-------MBR结构组成图-------
| 地址 | 名称 | 功能 |
|---|---|---|
| 0000-0088 | 主引导程序 | 主引导程序 |
| 0089-01BD | 出错信息数据区 | 数据区 |
| 01BE-01CD | 分区项1(16字节) | 分区表 |
| 01CE-01DD | 分区项2(16字节) | |
| 01BE-01CD | 分区项3(16字节) | |
| 01DE-01ED | 分区项4(16字节) | |
| 01FE | 55 | 结束标志 |
| 01FF | AA |
---------分页项(16字节)内容及含义---------
| 存贮字节位 | 内容含义 |
|---|---|
| 第1字节 | 引导标志： |
| 80H-活动分区 | |
| 00H-非活动分区 | |
| 第2、3、4字节 | 本分区的起始磁头号、扇区号、柱面号： |
| 磁头号-第2字节 | |
| 扇区号-第3字节的低6位 | |
| 柱面号-第3字节高2位+第4字节8位 | |
| 第5字节 | 分区类型符： |
| 00H-表示该分区未用(即没有指定) | |
| 06H-FAT16基本分区 | |
| 0BH-FAT32基本分区 | |
| 05H-扩展分区 | |
| 07H-NTFS分区 | |
| 0FH-(LBA模式)扩展分区 | |
| 83H-Linux分区等 | |
| 第6、7、8字节 | 本分区的结束磁头号、扇区号、柱面号： |
| 磁头号-第6字节 | |
| 扇区号-第7字节的低6位 | |
| 柱面号-第7字节的高2位+第8字节 | |
| 第9、10、11、12字节 | 本分区之前已用扇区数 |
| 第13、14、15、16字节 | 本分区的总扇区数 |
stage 2：由于第一个扇区遗留下 62 个 512 字节的扇区（共 31744 字节），该区域用于存储stage 2的代码镜像 core.img 文件。该文件大小为 25389 字节，故此区域有足够大小的空间用来存储 core.img 文件。
因为有更大的存储空间用于stage 2，且该空间足够容纳一些通用的文件系统驱动程序，如标准的 EXT 和其它的 Linux 文件系统，如 FAT 和 NTFS 等。GRUB2 的 core.img 远比更老的 GRUB1 在stage 2更复杂且更强大。这意味着 GRUB2 的stage 3能够放在标准的 EXT 文件系统内，但是不能放在逻辑卷内。故stage 3的文件可以存放于 /boot 文件系统中，一般在 /boot/grub2 目录下。
注意: /boot 目录必须放在一个 GRUB 所支持的文件系统（并不是所有的文件系统均可）。stage 2的功能是开始执行存放stage 3文件的 /boot 文件系统的驱动程序，并加载相关的驱动程序。
stage 3：GRUB stage 3所有的文件都已存放于 /boot/grub2 目录及其子目录下。该阶段没有一个类似于stage 1与stage 2的镜像文件。相应地，该阶段主要需要从 /boot/grub2/i386-pc 目录下加载一些内核运行时模块。
GRUB stage 3的主要功能是定位和加载 Linux 内核到内存中，并转移控制权到内核。内核的相关文件位于 /boot 目录下，这些内核文件可以通过其文件名进行识别，其文件名均带有前缀 vmlinuz（内核文件）。你可以列出 /boot 目录中的内容来查看操作系统中当前已经安装的内核。
GRUB2 跟 GRUB1 类似，支持从 Linux 内核选择之一引导启动。Red Hat 包管理器（DNF）支持保留多个内核版本，以防最新版本内核发生问题而无法启动时，可以恢复老版本的内核。默认情况下，GRUB 提供了一个已安装内核的预引导菜单，其中包括问题诊断菜单（recuse）以及恢复菜单（如果配置已经设置恢复镜像）。
三 、 初始化内核
内核文件都是以一种自解压的压缩格式存储以节省空间，它与一个初始化的内存映像和存储设备映射表都存储于 /boot 目录之下。
在选定的内核加载到内存中并开始执行后，在其进行任何工作之前，内核文件首先必须从压缩格式解压自身。一旦内核自解压完成，则加载 systemd 进程（其是老式 System V 系统的 init 程序的替代品)，并转移控制权到 systemd。
这就是引导过程的结束。此刻，Linux 内核和 systemd 处于运行状态，但是由于没有其他任何程序在执行，故其不能执行任何有关用户的功能性任务。
四 、 启动systemd
systemd 是所有进程的父进程。它负责将 Linux 主机带到一个用户可操作状态（可以执行功能任务）。systemd 的一些功能远较旧式 init 程序更丰富，可以管理运行中的 Linux 主机的许多方面，包括挂载文件系统，以及开启和管理 Linux 主机的系统服务等。
systemd 挂载在 /etc/fstab 中配置的文件系统，包括内存交换文件或分区。据此，systemd 必须能够访问位于 /etc 目录下的配置文件，包括它自己的。systemd 借助其配置文件 /etc/systemd/system/default.target 决定 Linux 系统应该启动达到哪个状态（或目标态target）
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