Linux系统启动过程
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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。
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。
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”。
Slackware Linux操作系统启动过程详解Joe Brockme IE r 研究了Slackware Linux init 进程。
他讨论了系统如何初始化服务、各种运行级别是什么,以及如何从缺省安装中添加或除去服务来定制系统。
我们的示例使用x86 平台上的Slackware Linux 发行版(请参阅本文后面的参考资料)。
大多数信息可用于其它Linux 发行版,但在细节处会略有不同。
尤其是,与其说Slackware 的init 结构类似于System V 结构,还不如说它更类似于BSD Unix结构,尽管Slackware 的最新发行版中的程序做了一些让步,它们要将服务添加到启动,但期望这些服务是System V 目录结构。
(请参阅侧栏,“BSD 和系统V init 脚本之间的差异”。
)所有进程的父代当Linux 机器引导时,究竟会发生什么?在计算机的BIOS 完成其任务后,系统会读取硬盘(或软盘,或CD-ROM,或Zip 驱动器……Linux 是非常灵活的)的第一位,并会遇到引导装入程序。
虽然GRUB 和其它装入程序也逐渐变得流行,但通常这就是Linux 装入程序(LInux LOader),一般称作LILO。
然后LILO 将Linux 内核装入内存,并开始展示它的魔力。
Linux 内核初始化了诸如SCSI 卡之类的设备,以及其它内核中内置的硬件设备。
然后内核运行init,它是除内核之外在系统运行的第一个进程。
如果执行ps ax | grep 1 ,就会看到init 的进程ID (PID) 是1。
装入init 之后,它会读取inittab 以查看下一步做什么。
inittab 告诉init 要进入什么运行级别,以及在哪里可以找到该运行级别的配置文件。
运行级别运行级别是由系统上的所有服务在某个给定时间定义的(基本上是操作方式)。
Linux 可以有几种操作方式:单用户方式、单用户联网方式、多用户方式、始于X 窗口的多用户方式,等等。
linux启动顺序讲解⼀、简单介绍RHEL开机时的先后顺序BIOS —> MBR —> Kernel —> init1、当电脑⼀打开电源时电脑就会进⼊BIOS(BIOS的⼯作主要是检测⼀些硬件设备);2、检测完后会进⼊MBR也就是boot loader(MBR位于硬盘的第⼀个扇区总共512bytes,其中前446bytes⾥⾯的编码是在选择引导分区也就是决定要由哪个分区来引导);3、载⼊系统的Kernel(核⼼),在Kernel⾥主要是载⼊电脑设备的驱动程序,以便可以控制电脑上的设备,并且以只读⽅式来挂载根⽬录,也就是⼀开始只能读取到根⽬录所对应的那个分区,所以/etc、/bin、/sbin、/dev、/lib这五个⽬录必须同根⽬录在⼀个分区中;4、最后启动init这个程序,所以init这个程序的进程编号为1,是Linux中第⼀个执⾏的程序;init这个程序会根据Run level来执⾏以下这些程序:·/etc/rc.d/rc.sysinit;·/etc/rc.d/rc 和etc/rc.d/rc?.d/·/etc/rc.d/rc.local·如果有适当的图形界⾯管理程序⼆、BIOS初始化时主要的三个任务BIOS(B asic I nput/O utput S ystem)1、电脑周边设备的检测,加电⾃检POST (Power on self test);2、BIOS会选择要由哪⼀个设备来开机,例如:软盘启动、光盘启动、⽹络启动、最常见的从硬盘启动;3、选择好由哪个设备开机后,就开始读取这个设备的MBR 引导扇区;三、介绍Boot Loader中的主要⼯作1、Boot Loader可以安装在两个地⽅:·安装在硬盘的MBR中;·当有时候MBR中被其他开机管理程序占⽤就可以将Boot Loader 安装在硬盘中的其中⼀个分区的引导扇区上,;2、Boot Loader的程序码分为两个阶段:(1)Boot Loader第⼀阶段的程序码⾮常⼩,只有446bytes,可以存⼊在MBR或是某⼀个分区的引导扇区⾥,(2)Boot Loader第⼀阶段的程序码是从boot 分区来载⼊的,就是说Boot Loader 第⼆阶段程序码存放在/boot 这个分区中;3、下⾯来看三个Boot Loader 的开机流程范例,如在⼀块硬盘中安装了两个系统分别为:windows 2003 和Red hat linux当电脑开机后,会先载⼊MBR通过第⼀阶段程序码来载⼊第⼆阶段程序码,进⼊GRUB开机菜单这⾥选择哪个系统就会载⼊相应的核⼼;四、介绍GRUB和grub.conf 这个配置⽂件的内容其实从MBR载⼊Boot Loader开始,载⼊Kernel,载⼊init这些程序之间都是由GRUB这个多重开机管理程序所负责的。