Linux開機啟動:計算機開機是一個神秘的過程

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(xiàn)，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(fù)開機可能出現(xiàn)的問題。

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(wǎng)絡(luò)接口，鍵盤，串口，并口)。現(xiàn)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(shè)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(dǎo)記錄MBR (master boot record)。MBR會告訴電腦從該設(shè)備的某一個分區(qū)(partition)來裝載引導(dǎo)加載程序(boot loader)。Boot loader儲存有操作系統(tǒng)(OS)的相關(guān)信息，比如操作系統(tǒng)名稱，操作系統(tǒng)內(nèi)核 (內(nèi)核)所在位置等。常用的boot loader有GRUB和LILO。

隨后，boot loader會幫助我們加載內(nèi)核(kernel)。內(nèi)核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(tǒng)的內(nèi)核，主要的任務(wù)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(tǒng)上的任何操作都要通過內(nèi)核傳達給硬件。Windows和Linux各自有自己內(nèi)核。狹義的操作系統(tǒng)就是指內(nèi)核，廣義的操作系統(tǒng)包括內(nèi)核以及內(nèi)核之上的各種應(yīng)用。

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

實際上，我們可以在多個分區(qū)安裝boot loader，每個引導(dǎo)加載程序?qū)?yīng)不同的操作系統(tǒng)，在讀取MBR的時候選擇我們想要啟動的引導(dǎo)加載程序。這就是多操作系統(tǒng)的原理。

小結(jié)：BIOS -> MBR -> 引導(dǎo)加載程序-> 內(nèi)核

內(nèi)核

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

小結(jié): 內(nèi)核 -> init process

init process

(根據(jù)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(zhí)行，我們可以檢測并修復(fù)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(zhí)行如下功能：

設(shè)置計算機名稱，時區(qū)，檢測文件系統(tǒng)，掛載硬盤，清空臨時文件，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)……

當這些初始腳本，操作系統(tǒng)已經(jīng)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(jù)你創(chuàng)建用戶時的設(shè)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(jié)

BIOS -> MBR -> 引導(dǎo)加載程序-> 內(nèi)核 -> init process -> login

用戶，組。