Linux基础知识之启动流程进一步分析

Linux启动流程中，传统引导方式和UEFI引导方式不同， 传统引导方式（Legacy boot Type)是：开机自检-->grub2-->/boot加载内核和initramfs-$(uname -r)文件系统-->systemd（init）进程初始化-->/boot/grub2/grub2.cfg。

UEFI模式：开机自检--> grub2-->/boot加载内核和ram文件系统-->systend进程初始化-->/boot/efi/EFI/centos/grub.cfg。

传统模式是MBR分区，无法引导2TB以上的磁盘。

UEFI模式采用GPT分区，可以引导2TB以上的磁盘并且向下兼容MBR。

一般启动流程是：bios/uefi-->bootloader-->kernel-->initramfs-->systemd(initramfs)-->switch-root-->systemd(real rootfs)。

内核引导阶段bootloader，是加载内核映像vmlinuz和initramfs到内核，并且将控制权交给内核。

内核引导阶段通过/boot/grub2/grub.cfg找到vmlinuz和initramfs。一般格式是名称-$(uname -r)。

X86的uefi引导方式：

uefi-->shimx64.efi-->/boot/efi/EFI/centos/grubx64.efi-->vmlinuz和initramfs。

内核启动的过程，是比较复杂的。具体过程如下：

①：解压vmlinuz，运行内核镜像。

/boot/vmlinuz-$(uname -r)是内核，/boot/initramfs-$(uname -r).img是initramfs的镜像文件。

②：创建rootfs并且挂载到/，解压initramfs到/

(内存文件系统）。

③：执行init进程，此时的init为initramfs中的init,在内存文件系统的根目录下，指向systemd。

④：initramfs-$(uname -r)可以解压，解压命令为：

/usr/lib/dracut/skipcpio /boot/initramfs-$(uname -r)。

从initramfs解压后的内容可以看出来，这就是一个小型的根文件系统，其中init是指向usr/lib/systemd/systemd的软链接。

内核内核启动到一定阶段，会在内存中创建根文件系统rootfs，并且把rootfs根文件系统挂载到/下面。内核将initramfs解压到/下，内核执行/init即软链接到systemd。

systemd拉起各种初始化文件，完成真实根文件系统的识别与挂载。

切换到真实根文件系统，调用真实根文件系统的systemd，重新启动systemd进程。

systemd继续拉起各用户服务，包括各种用户服务，包括用户服务和终端服务。

init进程是所有系统进程的起点，内核在完成核内引导之后，就在本进程（线程）空间内加载init程序，它的进程号是1。

在centos6.x的系统中，是init进程。在centos7.x/8.x中，是systemd进程。init进程（systemd进程）是所有进程的发起者和控制者。

init进程有两个作用：

①：扮演被终结进程的父进程角色。

②：依据/etc/inittab的规定，进入指定的运行级别RUNLEVEL，并且对各种运行级别runlevel进行管理。

0是关机。

1是单用户。

2是无网络支持的多用户模式。

3是有网络支持的多用户模式。

4是未使用的模式。

5是有网络支持并且有X-Windows支持的多用户模式。

6是重新引导系统，即重启。

systemd的进程号是1。systemd主要分成三个单元：sysinit、multi user、getty。

最后通过graphical启动图形化界面。

一般是init进程依据/etc/inittab设定运行级别，运行级别runlevel是0-6。

init进程执行rc.sysinit，Linux系统运行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序。

Linux systemd的启动流程：

①：内核启动initramfs虚根文件系统systemd。

②：虚根文件系统systemd启动后会挂载sysroot（逻辑根目录），然后切换到根文件系统,再次启动systemd进程。

systemd在initramfs的过程是：

sysinit.target-->basic.target-->default.target-->mount root to sysroot-->exec systemd。接着systemd在操作系统中执行：

执行sysinit.target-->basic.target-->multi user.target或者graphical.target-->login登录到操作系统。

运行systemd进程之后，Linux启动第一个用户层文件就是sysinit.target。设置path变量、设置网络、启动交换分区、设置/proc等。

接着加载内核模块，根据/etc/modules.conf文件或者/etc/modules.d目录下的文件来加载内核模块。

systemd执行runlevel的对应脚本，根据运行级别的不同，系统会运行相应的脚本，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

systemd执行multi-user.target下面的/etc/rc.local。

systemd执行multi-user.target下的getty.target以及登录服务。

systemd执行graphical图形化需要的服务，这样，Linux操作系统就可以正常使用了。

Linux系统启动流程分成几步：

开机-->硬件自检-->mbr引导-->grub引导-->内核启动-->操作系统启动的流程。

出现选择内核的那个开始菜单界面，表明grub引导正常。

出现welcome to 操作系统名称那步，说明内核启动完成，开始进行Linux操作系统启动了。

根据这两个很明显的界线，可以判断系统出现异常的阶段，进行相对应的阶段处理工作。

了解linux的启动过程，可以定位服务器启动过程中的故障，协助解决服务器故障。

鼓励的话语：经历是一种财富！

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