Linux启动过程
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1. 触发重启命令。
可以使用以下命令触发 Linux 重启:`reboot`。
Linux的启动过程及init进程Linux下有三个特殊进程:idle进程(pid=0)idle进程其前⾝是系统创建的第⼀个进程,0号进程,也唯⼀⼀个没有通过fork()或者kernel_thread产⽣的进程,由系统⾃动创建,运⾏在内核态。
0号进程在创建了init进程后,演变成为idle进程。
主处理器上的idle进程是由原始进程(0号进程)演变⽽来,从处理器上的idle进程是由init进程fork得到的,pid也为0。
idle进程的优先级最低,不参与调度,只有在运⾏队列为空时才调度。
init进程(pid=1)init进程由0号进程创建,完成系统的初始化,是第⼀个⽤户进程,是其他所有⽤户进程的⽗进程。
kthreadd进程(pid=2)kthreadd进程由idle通过kernel_thread创建,始终运⾏在内核空间,负责内核进程的调度和管理。
init进程⼀开始是内核态,然后在运⾏了⼀个⽤户态的init程序之后,转成⽤户态,之后只能在⽤户态⼯作。
⽤户想要进⼊内核态只能通过调⽤API。
init进程要把⾃⼰转换成⽤户态,就需要运⾏⼀个⽤户态的应⽤程序(init程序),需要运⾏这个程序就需要找到这个程序,需要找到这个程序就需要挂载根⽂件系统,因为所有的应⽤程序都在⽂件系统中。
所以,需要先挂载根⽂件系统,并找到⽤户态下的init程序。
Linux中的所有进程都是由init进程创建并运⾏的。
⾸先Linux内核启动,然后在⽤户空间中启动init进程,再启动其他进程。
在系统启动完成后,init进程将变成守护进程监视系统的其他进程。
init启动了login进程(⽤户登录进程),命令⾏进程(提供命令⾏环境),shell进程(提供命令解释和执⾏)其中,shell进程是⽤户登录后运⾏的第⼀个程序。
运⾏级别:0 关机1 单⽤户2 多⽤户,会启动⽹络功能,但不会启动NFS,是维护模式3 多⽤户4 不使⽤,预留5 图形化界⾯6 重启emergency 急救模式直接使⽤init+运⾏级别在centos7中,init进程是systemed进程;在centos6中是upstart进程;在centos5中是init进程,在unbuntu中是init进程。
嵌入式linux系统的启动流程
嵌入式Linux系统的启动流程一般包括以下几个步骤:
1.硬件初始化:首先会对硬件进行初始化,例如设置时钟、中
断控制等。
这一步骤通常是由硬件自身进行初始化,也受到系统的BIOS或Bootloader的控制。
2.Bootloader引导:接下来,系统会从存储介质(如闪存、SD
卡等)的Bootloader区域读取引导程序。
Bootloader是一段程序,可以从存储介质中加载内核镜像和根文件系统,它负责进行硬件初始化、进行引导选项的选择,以及加载内核到内存中。
3.Linux内核加载:Bootloader会将内核镜像从存储介质中加载到系统内存中。
内核镜像是包含操作系统核心的一个二进制文件,它由开发者编译并与设备硬件特定的驱动程序进行连接。
4.内核初始化:一旦内核被加载到内存中,系统会进入内核初
始化阶段。
在这个阶段,内核会初始化设备驱动程序、文件系统、网络协议栈等系统核心。
5.启动用户空间:在内核初始化完毕后,系统将启动第一个用
户空间进程(init进程)。
init进程会读取并解析配置文件(如
/etc/inittab)来决定如何启动其他系统服务和应用程序。
6.启动其他系统服务和应用程序:在用户空间启动后,init进
程会根据配置文件启动其他系统服务和应用程序。
这些服务和应用程序通常运行在用户空间,提供各种功能和服务。
以上是嵌入式Linux系统的基本启动流程,不同的嵌入式系统可能会有一些差异。
同时,一些特定的系统也可以添加其他的启动流程步骤,如初始化设备树、加载设备固件文件等。
启动流程启动时要加载核心,让核心来驱动整个硬件。
整个启动过程:1.加载BIOS的硬件信息,并获得第一个启动设备的代号(CMOS中设定的启动项)。
2.读取第一个启动设备的MBR的引导加载程序(lilo、grub、spfdisk)3.加载核心操作系统的核心信息,核心开始解压缩,并且尝试驱动所有硬件设备。
4.核心执行init程序并获取运行信息。
5.Init执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件6.启动核心的外挂模块(/etc/modprobe.conf)7.Init 执行各个批处理文件(根据运行级别)。
8.Init 执行/etc/rc.d/rc.local文件9.执行/bin/login程序,等待用户登录。
10.登录之后开始以shell控制主机。
引导加载程序与核心的载入主机读取BIOS,并且了解主要的主机硬件信息后,主机便开始尝试加载操作系统。
主机首先读取的就是硬盘的主引导记录(MBR),在MBR中装有引导加载程序(比如说grub)。
主机刚启动时是不认识磁盘文件系统的,这就需要引导加载程序帮忙。
但我们知道MBR是整个硬盘的第一个扇区,整个大小为一个扇区的大小(512KB),而我们的加载程序却远远大于这个容量。
怎么办?引导加载程序分成两个阶段来执行:1,执行引导加载程序的主程序,这个主程序放在MBR或超级块中。
2,载入引导加载程序的所有设置文件与相关的环境参数文件。
一般来说,设置文件都放在/boot目录下。
引导加载程序必须能做到:●引导加载程序可以直接指定并取用核心文件,并加载到主存储器中。
●也可以将加载程序的控制权移交给下一个加载程序(超级块中的引导加载程序)。
grub是如何被载入的呢?grub有几个重要文档,stage1,stage2,以及stage1.5,这些文档都在/boot/grub下,grub被载入时有以下几个步骤。
Stage1阶段装载基本的引导程式(stage1),这也是安装在MBR中的内容,大小为512字节,但这并不意味着占用的空间为512字节,这还要看块的大小以及inode控制的块数。
arm版本linux系统的启动流程ARM架构是一种常见的处理器架构,被广泛应用于嵌入式设备和移动设备中。
在ARM版本的Linux系统中,启动流程是非常重要的,它决定了系统如何从开机到正常运行。
本文将详细介绍ARM版本Linux系统的启动流程。
一、引导加载程序(Bootloader)引导加载程序是系统启动的第一阶段,它位于系统的固化存储器中,比如ROM或Flash。
在ARM版本的Linux系统中,常用的引导加载程序有U-Boot和GRUB等。
引导加载程序的主要功能是加载内核镜像到内存中,并将控制权转交给内核。
二、内核初始化引导加载程序将内核镜像加载到内存后,控制权被转交给内核。
内核初始化是系统启动的第二阶段,它主要完成以下几个步骤:1. 设置异常向量表:ARM架构中,异常是指硬件产生的中断或故障,比如系统调用、中断请求等。
内核需要设置异常向量表,以便正确处理异常。
2. 初始化处理器:内核对处理器进行初始化,包括设置页表、启用缓存、初始化中断控制器等。
3. 启动第一个进程:内核创建第一个用户进程(一般是init进程),并将控制权转交给它。
init进程是系统中所有其他进程的父进程,负责系统的初始化工作。
三、设备树(Device Tree)设备树是ARM版本Linux系统中的一种机制,用于描述硬件设备的相关信息。
在内核初始化过程中,内核会解析设备树,并建立设备树对象,以便后续的设备驱动程序使用。
设备树描述了硬件设备的类型、地址、中断等信息,以及设备之间的连接关系。
它使得内核能够在运行时自动识别和配置硬件设备,大大提高了系统的可移植性和灵活性。
四、启动初始化(Init)启动初始化是系统启动的第三阶段,它是用户空间的第一个进程(init进程)接管系统控制权后的操作。
启动初始化主要完成以下几个任务:1. 挂载根文件系统:启动初始化会挂载根文件系统,使得用户可以访问文件系统中的文件和目录。
2. 加载系统服务:启动初始化会加载并启动系统服务,比如网络服务、日志服务、时间同步服务等。
优选(VR虚拟现实)ARMLinux启动过程分析ARM Linux启动过程分析赵楠本章学习目标:●了解Linux结构及平台属性●了解bootloader的相关知识●熟悉并掌握启动过程摘要:从嵌入式系统到超级服务站,嵌入式Linux 的可移植性使得我们可以在各种电子产品上看到它的身影。
Linux 是一个完整通用的Unix 类分布式操作系统,它的结构紧凑、功能强、效率高、可移植性好且在Internet 上可自由取用。
对于不同体系结构的处理器来说Linux的启动过程也有所不同。
本文以S3C2410 ARM处理器为例,详细分析了系统上电后bootloader的执行流程及ARM Linux的启动过程。
关键词:ARM Linux bootloader 启动过程Abstract: from the embedded system to super service station, embedded Linux portability allows us to various electronic products in the form of seeing it. Linux is a complete general Unix class distributed operating system, it's structure compact, the function is strong, high efficiency, good portability and in the Internet can be free to take. For different system structure of the processor is the start of the Linux process is also different. Based on the ARM processor S3C2410 as an example, the paper analyses system after the execution flow of electric bootloader and ARM Linux start-up process.Keywords: ARM Linux bootloader start-up process1. 引言Linux 最初是由瑞典赫尔辛基大学的学生Linus Torvalds在1991 年开发出来的,之后在GNU的支持下,Linux 获得了巨大的发展。
MBR和GRUB概述Linux 的启动流程目前比较流行的方式主要是以下步骤:1、引导器(例如 GRUB)启动;2、内核启动;3、系统进程启动与配置。
本文以 GRUB 为研究对象,对 GRUB 启动与内核启动两个部分进行描述,关于系统进程的进一步启动与配置将用另一篇文章来说明。
常见的目录结构(以 CentOS 5.3 为例):/boot|-- System.map-2.6.18-128.el5|-- System.map-2.6.18-128.el5xen|-- config-2.6.18-128.el5|-- config-2.6.18-128.el5xen|-- initrd-2.6.18-128.el5.img|-- initrd-2.6.18-128.el5xen.img|-- lost+found|-- memtest86+-1.65|-- message|-- symvers-2.6.18-128.el5.gz|-- symvers-2.6.18-128.el5xen.gz|-- vmlinuz-2.6.18-128.el5|-- vmlinuz-2.6.18-128.el5xen|-- xen-syms-2.6.18-128.el5|-- xen.gz-2.6.18-128.el5`-- grub|-- device.map|-- e2fs_stage1_5|-- fat_stage1_5|-- ffs_stage1_5|-- grub.conf|-- iso9660_stage1_5|-- jfs_stage1_5|-- menu.lst -> ./grub.conf|-- minix_stage1_5|-- reiserfs_stage1_5|-- splash.xpm.gz|-- stage1|-- stage2|-- ufs2_stage1_5|-- vstafs_stage1_5`-- xfs_stage1_5图一: CentOS 5.3 的 /boot 目录目录分作两大部分,一个是 /boot 目录下除 grub 目录以外的所有文件,这些是 Linux 的内核以及内核启动相关的一些文件;另一个就是 grub 下的所有文件, GRUB 引导器启动所需要的所有文件都在 grub 目录下。
(VR 虚拟现实)ARM Linux 启动过程分析ARMLinux 启动过程分析赵楠本章学习目标:了解 Linux 结构及平台属性了解 bootloader 的相关知识熟悉并掌握启动过程摘要:从嵌入式系统到超级服务站,嵌入式 Linux 的可移植性使得我们可以在各种电子产品上看到它的身影。
Linux 是一个完整通用的 Unix 类分布式操作系统,它的结构紧凑、功能强、效率高、可移植性好且在 Internet 上可自由取用。
对于不同体系结构的处理器来说 Linux 的启动过程也有所不同。
本文以 S3C2410ARM 处理器为例,详细分析了系统上电后 bootloader 的执行流程及 ARMLinux 的启动过程。
关键词:ARMLinuxbootloader 启动过程Abstract:fromtheembeddedsystemtosuperservicestation,embeddedLinuxportabilityall owsustovariouselectronicproductsintheformofseeingit.LinuxisacompletegeneralUnix classdistributedoperatingsystem,it'sstructurecompact,thefunctionisstrong,highef ficiency,goodportabilityandintheInternetcanbefreetotake.Fordifferentsystemstruc tureoftheprocessoristhestartoftheLinuxprocessisalsodifferent.BasedontheARMproce ssorS3C2410asanexample,thepaperanalysessystemaftertheexecutionflowofelectricboo tloaderandARMLinuxstart-upprocess.Keywords:ARMLinuxbootloaderstart-upprocess1.引言Linux 最初是由瑞典赫尔辛基大学的学生 LinusTorvalds 在 1991 年开发出来的,之后在 GNU 的支持下,Linux 获得了巨大的发展。
Linux-mips启动流程-存储相关linux内核启动的第一个阶段是从/arch/mips/kernel/head.s文件开始的。
而此处正是内核入口函数kernel_entry(),该函数定义在/arch/mips/kernel/head.s文件里。
kernel_entry()函数是体系结构相关的汇编语言,它首先初始化内核堆栈段,来为创建系统中的第一个进程进行准备,接着用一段循环将内核映像的未初始化数据段(bss段在_edata和_end之间)清零,最后跳转到/arch/mips/kernel/setup.c 中的start_kernel()初始化硬件平台相关的代码。
下面讲述start_kernel() 函数。
在这个函数中跟内存初始化的函数是setup_arch()。
第一部分:以函数调用关系为线索下面是函数之间调用关系的框图:第一章:start_kenel()->setup_arch()setup_arch(&command_line);每种体系结构都有自己的setup_arch() 函数,这些是体系结构相关的。
【如何确定编译那个体系结构的setup_arch() 函数呢?主要由linux 源码树顶层Makefile 中ARCH 变量来决定的。
例如:MIPS 体系结构的。
SUBARCH := mipsARCH ?= $(SUBARCH)】。
void __init setup_arch(char **cmdline_p){cpu_probe();调用函数cpu_probe(),该函数通过MIPS CPU的PRID寄存器来确定CPU类型,从而确定使用的指令集和其他一些CPU参数,如TLB等prom_init();prom_init() 函数是和硬件相关的,做一些低层的初始化,接受引导装载程序传给内核的参数,确定mips_machgroup,mips_machtype 这两个变量,这两个变量分别对应着相应的芯片组合开发板;cpu_report();打印cpu_probe() 函数检测到的CPU 的Processor ID。
Linux系统引导过程及排除启动故障⼀、Linux操作系统引导过程⼆、系统初始化进程1、init进程2、Systemd3、Systemd单元类型三、排除启动类故障【1】、修复MBR扇区故障(含实验过程)【2】、修复GRUB引导故障●⽅法⼆:进⼊急救模式,恢复GRUB引导程序(与MBR 引导扇区类似)●⽅法三:引导界⾯进⼊急救模式,重建GRUB菜单配置⽂件⽅案三实验四、遗忘root⽤户的密码实验过程⼀、Linux操作系统引导过程1.开机⾃检服务器主机开机以后,将根据主板BIOS中的设置对CPU、内存、显卡、键盘等设备进⾏初步检测,检测成功后根据预设的启动顺序移交系统控制权,⼤多时候会移交给本机硬盘。
总结:检测出第⼀个能够引导系统的设备,⽐如硬盘或者光驱2.MBR 引导当从本机硬盘中启动系统时,⾸先根据硬盘第⼀个扇区中MBR(主引导记录)的设置,将系统控制权传递给包含操作系统引导⽂件的分区;或者直接根据MBR 记录中的引导信息调⽤启动菜单(如 GRUB)。
总结:运⾏放在MBR扇区⾥的启动GRUB引导程序3.GRUB 菜单对于Linux操作系统来说,GRUB(统⼀启动加载器)是使⽤最为⼴泛的多系统引导器程序。
系统控制权传递给GRUB以后,将会显⽰启动菜单给⽤户选择,并根据所选项(或采⽤默认值)加载Linux内核⽂件,然后将系统控制权转交给内核。
CentOS 7 采⽤的是 GRUB2 启动引导器。
总结:GRUB引导程序通过读取GRUB配置⽂件/boot/grub2/grub.cfg,来获取内核和镜像⽂件系统的设置和路径位置4.加载 Linux 内核Linux内核是⼀个预先编译好的特殊⼆进制⽂件,介于各种硬件资源与系统程序之间,负责资源分配与调度。
内核接过系统控制权以后,将完全掌控整个Linux操作系统的运⾏过程。
CentOS 7系统中,默认的内核⽂件位于“/boot/vmlinuz-3.10.0-514.el7.x86_64”。
课程研究报告
研究报告题目
专业:计算机科学与技术
班级:计科(应用)142班
姓名:杨冀
学号:2014051083
指导教师:王铁军
成绩:________________________________
计算机学院
2016年6月16日
研究报告模板
摘要:在IT快速发展的二十一世纪,计算机渗透进了生活的方方面面,其中Linux
操作系统的发展迅速,全球89.2%的超级计算机运行在Linux操作系统之上,在
桌面操作系统中的市场份额也在逐年扩大。
经过课堂学习对Linux系统有了一定
了解和熟悉后,想对其更深层次的东西做进一步探究,就对系统的启动流程进行
一定的研究,经过在网上查找资料和书籍学习和启动Linux系统观察了解了Linux
系统的启动过程。
1研究背景
Linux操作系统诞生于1991 年10 月5 日(这是第一次正式向外公布时间)。
以后借助于Internet网络,并通过全世界各地计算机爱好者的共同努力,已成为今天世界上使用最多的一种UNIX 类操作系统,并且使用人数还在迅猛增长。
严格来讲,Linux这个词本身只表示Linux内核,但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核,并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。
Linux存在着许多不同的Linux版本,但它们都使用了Linux内核。
Linux 可安装在各种计算机硬件设备中,比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。
Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统,是一个基于POSIX 和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。
它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。
它支持32位和64位硬件。
Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想,是一个性能稳定的多用户网络操作系统。
它主要用于基于Intel x86系列CPU的计算机上。
这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。
其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的Unix兼容产品。
Linux以它的高效性和灵活性著称,Linux模块化的设计结构,使得它既能在价格昂贵的工作站上运行,也能够在廉价的PC机上实现全部的Unix特性,具有多任务、多用户的能力。
Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的,是一个符合POSIX标准的操作系统。
Linux操作系统软件包不仅包括完整的Linux 操作系统,而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。
它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows图形用户界面,如同我们使用Windows NT一样,允许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行
操作。
2研究内容
由于在Linux系统的启动过程中会出现非常多
的提示信息,而且很多启动信息都是在屏幕上一
闪而过,所以对于很多Linux系统的初学者来说,可能会觉得Linux的启动过程非常神秘和复杂。
其实Linux系统的启动过程并不是大家想象中的那么复杂,其过程可以分为5个阶段。
1.BIOS加电自检
2.加载主引导加载程序(MBR)和次引导加载程序(GRUB)
4.Linux内核映像
5.init进程
1.BIOS加电自检
X86计算机在启动后首选会进行BIOS的加电自检,检测计算机的硬件设备,然后按照CMOS设置的顺序搜索处于活动状态并且可以引导的设备。
引导设备可以是软盘、光驱、USB设备、硬盘设置是网络上的某个设备。
2.引导加载程序
GRUB是Red Hat Enterprise Linux 5.2默认的引导加载程序,其引导过程又可以分为启动主引导加载程序和启动次引导加载程序两个阶段。
本节将介绍GRUB在这两个阶段中的启动过程,以及介绍GRUB配置文件/boot/grub/grub.conf中的各种选项的使用。
2.1引导加载程序启动
Red Hat Enterprise Linux 5.2默认安装的引导加载程序是GRUB,是目前最常用的Linux引导加载程序。
其引导过程分为两个阶段,第一阶段是保存在MBR 中的主引导加载程序的加载。
MBR中的主引导加载程序是一个512字节大小的映像,其中包含有机器的二进制代码和一个小分区表。
主引导加载程序的任务就是查找并加载保存在硬盘分区上的次引导加载程序,它通过分区表查找活动分区,然后将活动分区的次引导加载程序从设备读入内存中并运行,进入引导加载程序的第二阶段。
次引导加载程序也被称为内核加载程序,这个阶段的任务是加载Linux内核。
一旦次引导加载程序被加载到内存中后,便会显示GRUB的图形界面,在该界面中用户可以通过上下方向键选择需要加载的操作系统以及它们的内核。
2.2GRUB配置
GRUB的配置主要通过修改/boot/grub/目录下的grub.conf文件来完成,用户可以通过VI或者在图形界面中使用文件编辑工具打开该文件进行编辑。
3.Linux内核映像
当用户选择启动Linux操作系统后,GRUB会根据/boot/grub.conf配置文件中所设置的信息,从/boot/所在的分区上读取Linux内核映像,然后把内核映像加载到内存中并把控制权交给Linux内核。
Linux内核获得控制权后,将会按以下步骤继续引导系统。
(1)内核映像首先会检测系统中的硬件设备,包括内存、CPU、硬盘等,对这些设备进行初始化并配置。
(2)内核映像是经过压缩的,接下来它要对自身进行解压,同时加载必要的设备驱动。
(3)初始化与文件系统相关的虚拟设备,如LVM或者软件RAID等。
(4)装载根文件系统(/),把根文件系统挂载到根目录下。
(5)完成引导后,Linux内核会在其进程空间内加载init程序,并把控制器交给init进程,由init进程继续完成接下来的系统引导工作。
4. init进程
init进程是Linux系统所有进程的起点,内核在完成内核引导后,便会加载init
进程,其进程号是1。
init进程启动后,会初始化操作系统,并启动特定的运行级别(Runlevel)下的自动运行程序。
用户可以通过更改相关的配置文件或使用图形化配置工具“服务配置”,自定义需要在系统启动时自动运行的服务。
3总结
在阅读了一些关于Linux操作系统的书籍,了解到了Linux系统的来源和发展过程,对Linux的发展历史和Linux操作系统的基本特点有一个简单的认识。
很粗略的了解了一下Linux操作系统的系统架构,知道了Linux系统的启动过程,从对Linux系统的一无所知到现在也深刻的认识到了Linux系统的好处,还学会了更多Linux系统中的基本的操作,这一次对Linux操作系统的研究我学习到了很多。
参考文献
[1]参考的网页:/view/414127fdf705cc1755270997.html
[2]参考的网页:/p-670405165992.html
[3]参考的书籍:《LINUX教程》《UNIX环境高级编程》
[4]参考文献《关于Linux操作系统的发展问题》,《Linux操作系统论文》。