当前位置：文档之家 › Linux启动过程剖析

Linux启动过程剖析

  • 格式：doc
  • 大小：84.00 KB
  • 文档页数：7

Linux启动过程剖析Linux启动过程的剖析能帮助那些想深入学习Linux用户建立一个相关Linux启动过程的清晰概念，进而可以进一步研究Linux接下来是如何工作的。

Linux启动过程如下：当用户打开PC的电源，BIOS开机自检，按BIOS中设置的启动设备(通常是硬盘)启动，接着启动设备上安装的引导程序lilo或grub开始引导Linux，Linux首先进行内核的引导，接下来执行init程序，init程序调用了 rc.sysinit和rc等程序，rc.sysinit和rc当完成系统初始化和运行服务的任务后，返回init；init启动了mingetty 后，打开了终端供用户登录系统，用户登录成功后进入了Shell，这样就完成了从开机到登录的整个启动过程。

如图所示：下面分步来介绍下linux的启动过程：1、BIOS自检当你打开计算机电源，计算机会首先加载BIOS信息，BIOS信息是如此的重要，以至于计算机必须在最开始就找到它。

这是因为 BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等。

在此之后，计算机心里就有谱了，知道应该去读取哪个硬件设备了。

计算机在接通电源之后首先由BIOS进行自检，即进行所谓的POST（Power On Self Test），然后依据BIOS内设置的引导顺序从硬盘、软盘或CDROM中读入“引导块”。

在 PC 中，引导 Linux 是从 BIOS 中的地址 0xFFFF0 处开始的。

BIOS 的第一个步骤是加电自检（POST）。

POST 的工作是对硬件进行检测。

BIOS 的第二个步骤是进行本地设备的枚举和初始化。

给定BIOS 功能的不同用法之后，BIOS 由两部分组成：POST 代码和运行时服务。

当 POST 完成之后，它被从内存中清理了出来，但是 BIOS 运行时服务依然保留在内存中，目标操作系统可以使用这些服务。

要引导一个操作系统，BIOS 运行时会按照 CMOS 的设置定义的顺序来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、CD-ROM、硬盘上的某个分区、网络上的某个设备，甚至是 USB 闪存。

通常，Linux 都是从硬盘上引导的，其中主引导记录（MBR）中包含主引导加载程序。

众所周知，硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR，也就是Master Boot Record，即主引导记录，它的大小是512字节，别看地方不大，可里面却存放了预启动信息、分区表信息。

系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后，就会将其复制到0×7c00地址所在的物理内存中。

当MBR 被加载到 RAM 中之后，BIOS 就会将控制权交给 MBR。

其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader，而具体到你的电脑，那就是lilo或者grub了。

提取MBR的信息要看MBR的内容，请使用下面的命令#从/dev/sda上读取前512个字节的内容，并将其写入mbr.bin文件中root@farsight:/home/linux# dd if=/dev/sda of=mbr.bin bs=512 count=11+0 records in1+0 records out512 bytes (512 B) copied, 0.000798615 seconds, 641 kB/s#以十六进制和ASCII码格式打印这个二进制文件的内容root@farsight:/home/linux# od -xa mbr.bin0000000 48eb 1090 d08e 00bc b8b0 0000 d88e c08ek H dle dle so P < nul 0 8 nul nul so X so @0000020 befb 7c00 00bf b906 0200 a4f3 21ea 0006{ > nul | ? nul ack 9 nul stx s $ j ! ack nul0000040 be00 07be 0438 0b75 c683 8110 fefe 7507nul > > bel 8 eot u vt etx F dle soh ~ ~ bel u ……这个 dd 命令需要以 root 用户的身份运行，它从 /dev/hda（第一个 IDE 盘）上读取前512 个字节的内容，并将其写入 mbr.bin 文件中。

od 命令会以十六进制和 ASCII 码格式打印这个二进制文件的内容。

2、启动GRUB/LILOBoot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。

通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。

Boot Loader有若干种，其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。

GRUB和LILO都是引导加载程序，它们会引导操作系统。

当机器引导它的操作系统时，BIOS 会读取引导介质上最前面的512字节(即MBR: master boot record)。

在单一的 MBR 中只能存储一个操作系统的引导记录，所以当需要多个操作系统时就会出现问题。

所以需要更灵活的引导加载程序。

GRUB 与 LILO 的比较所有引导加载程序都以类似的方式工作，满足共同的目的。

不过，LILO 和 GRUB 之间有很多不同之处：● L ILO 没有交互式命令界面，而 GRUB 拥有。

● LILO 不支持网络引导，而 GRUB 支持。

● LILO 将关于可以引导的操作系统位置的信息物理上存储在 MBR 中。

如果修改了 LILO 配置文件，必须将 LILO 第一阶段引导加载程序重写到 MBR。

相对于 GRUB，这是一个更为危险的选择，因为错误配置的 MBR 可能会让系统无法引导。

使用 GRUB，如果配置文件配置错误，则只是默认转到 GRUB 命令行界面。

安全提示：关于安全性，任何可以接触到引导磁盘/CD 的人，只需要使用没有设置安全性的 grub.conf 或 lilo.conf，就可以绕过本文中提及的所有安全措施。

特别是使用 GRUB 时，因为能够引导到单用户模式，所以是一个严重的安全漏洞。

解决此问题的一个简单方法是在机器的 BIOS 中禁止通过 CD 和软盘进行引导，并确保为 BIOS 设置了一个口令，使得其他人不能修改这些设置。

我们以Grub为例来讲解。

系统读取内存中的grub配置信息（一般为menu.lst或grub.lst），并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

3、加载内核当内核映像被加载到内存后，内核阶段就开始了。

内核映像并不是一个可执行的内核，而是一个压缩过的内核映像。

通常它是一个 zImage(压缩映像，小于512KB)或bzImage(较大的压缩映像,大于512KB),它是提前使用zlib进行压缩的。

在这个内核映像前面是一个例程，它实现少量硬件设置，并对内核映像中包含的内核进行解压，然后将其放入高端内存中，如果有初始RAM磁盘映像，就会将它移动到内存中，并标明以后使用。

然后此例程会调用内核，并开始启动内核引导的过程。

在GRUB命令中，我们可以使用initrd映像引导一个特定的内核，方法如下:grub> kernel /bzImage-2.6.14.2[Linux-bzImage, setup=0x1400, size=0x29672e]grub>initrd /initrd-2.6.14.2.img[Linux-initrd @ 0x5f13000, 0xcc199 bytes]grub> bootUncompressing Linux... Ok, booting the kernel.根据grub设定的内核映像所在路径，系统读取内存映像，并进行解压缩操作。

此时，屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。

当解压缩内核完成后，屏幕输出“OK, booting the kernel”。

如果不知道要引导的内核的名称，只需使用/然后按下Tab键，就会显示内核和initrd映像列表。

系统将解压后的内核放置在内存之中，并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备，完成Linux核心环境的建立。

至此，Linux内核已经建立起来了，基于Linux的程序应该可以正常运行了。

4、执行init进程init进程是所有进程的起点，内核在完成内核引导后，即在本线程(进程)空间内加载init 程序，它的进程号为1。

init进程是所有进程的发起者和控制者。

因为在任何基于Unix的系统（比如Linux）中，它都是第一个运行的进程，所以init进程的编号（Process ID，PID）永远是1。

如果init出现了问题，系统的其余部分也就随之而垮掉了。

init进程有两个作用:● 扮演终结父进程的角色：所有的孤儿进程都会被init进程接管。

快速执行一下ps -af 命令，可以列出许多父进程ID（Parent Process ID，PPID）为1的进程来。

● 进入某个特定的运行级别时运行相应的程序，以此对各种运行级别进行管理，这个作用由/etc/inittab文件定义的。

内核被加载后，第一个运行的程序便是/sbin/init，该文件会读取/etc/inittab文件，并依据此文件来进行初始化工作。

5、通过/etc/inittab文件进行初始化init进程的工作是根据/etc/inittab来执行相应的脚本进行系统初始化，如设置键盘、字体，装载模块，设置网络等。

其最主要的作用就是设定Linux的运行等级，其设定形式是“：id:5:initdefault:”，这就表明Linux需要运行在等级5上。

Linux 的运行等级设定如下：0：关机1：单用户模式2：无网络支持的多用户模式3：有网络支持的多用户模式4：保留，未使用5：有网络支持有X-Window支持的多用户模式6：重新引导系统，即重启对于RedHat来说，按以下顺序执行：a、执行/etc/rc.d/rc.sysinit(由init执行的第一个脚本)在设定了运行等级后，Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序，它做的工作非常多，包括设定PATH、设定网络配置（/etc/sysconfig/network）、启动swap分区、设定/proc、把root文件系统输入到 mtab、使用系统为装入模块做准备、查找模块的相关文件、检查文件系统，以进行必要的修复、加载所有其他文件系统、清除几个/etc文件，如/etc /mtab、/etc/fastboot和/etc/nologin、删除UUCP的lock文件、删除过时的子系统文件、删除过时的pid文件、设置系统时钟、打开交换、初始化串行端口、装入模块等等。

合集下载

BootLoader启动过程分析

BootLoader启动过程分析

BootLoader启动过程分析一、 Boot Loader的概念和功能1、嵌入式Linux软件结构与分布在一般情况下嵌入式Linux系统中的软件主要分为以下及部分：（1）引导加载程序：其中包括内部ROM中的固化启动代码和Boot Loader两部分。

而这个内部固化ROM是厂家在芯片生产时候固化的，作用基本上是引导Boot Loader。

有的芯片比较复杂，比如Omap3，他在flash中没有代码的时候有许多启动方式：USB、UART 或以太网等等。

而S3C24x0则很简单，只有Norboot和Nandboot。

（2）Linux kernel 和drivers。

（3）文件系统。

包括根文件系统和建立于Flash内存设备之上的文件系统（EXT4、UBI、CRAMFS等等）。

它是提供管理系统的各种配置文件以及系统执行用户应用程序的良好运行环境的载体。

（4）应用程序。

用户自定义的应用程序，存放于文件系统之中。

在Flash 存储器中，他们的一般分布如下：但是以上只是大部分情况下的分布，也有一些可能根文件系统是initramfs，被一起压缩到了内核映像里，或者没有Bootloader参数区，等等。

2、在嵌入式Linux中为什么要有BootLoader在linux内核的启动运行除了内核映像必须在主存的适当位置，CPU还必须具备一定的条件：【1】CPU寄存器设置：R0=0；R1＝Machine ID(即Machine Type Number，定义在linux/arch/arm/tools/mach-types)；R2＝内核启动参数在RAM中起始基地址；【2】CPU模式：必须禁止中断(IRQs和FIQs)；CPU 必须工作在是超级保护模式(SVC) 模式；【3】Cache和MMU的设置：MMU 必须关闭；指令Cache可以打开也可以关闭；数据Cache必须关闭；但是在CPU刚上电启动的时候，一般连内存控制器都没有配置过，根本无法在内存中运行程序，更不可能处在Linux内核的启动环境中。

Linuxreboot全过程

Linuxreboot全过程

Linuxreboot全过程⼀、版本说明嵌⼊式Linux 下⾯的reboot命令看似简单，但出问题时定位起来发现别有洞天。

下⾯就按在shell下执⾏reboot命令之后程序的执⾏过程进⾏解析。

Busybox：1.23.2 ——制作跟⽂件系统，/sbin/reboot程序的由来Libc：2.6.1 ——标准C库Linux kernel：2.6.35 ——内核版本⼆、流程简介如图所⽰是reboot的简要流程图。

普通的reboot是通过busybox为⼊⼝，进⼊halt_main函数，然后给init进程发送SIGTERM信号，init进程接收到信号后给其他进程发送终⽌信号，最后调⽤C库函数reboot，reboot通过系统调⽤sys_reboot进⼊内核，内核将整个系统重启。

其中在shell中执⾏reboot –f则通过halt_main直接调⽤C函数reboot，不经过init进程。

三、代码详解1.reboot命令端执⾏reboot命令，busybox检查当前命令为reboot，进⼊函数halt_main，reboot，halt和poweroff都会进⼊这个函数，不同的命令发送的信号和执⾏的操作不同。

现只分析reboot的情况。

代码如下1.int halt_main(int argc, char **argv) MAIN_EXTERNALLY_VISIBLE;2.int halt_main(int argc UNUSED_PARAM, char **argv)3.{4.static const int magic[] = {RB_HALT_SYSTEM,6.RB_POWER_OFF,7.RB_AUTOBOOT8.};9.static const smallint signals[] = { SIGUSR1, SIGUSR2, SIGTERM };10.11.int delay = 0;12.int which, flags, rc;13.14./* Figure out which applet we're running */15.for (which = 0; "hpr"[which] != applet_name[0]; which++)16.continue;17.18./* Parse and handle arguments */19.opt_complementary = "d+"; /* -d N */20./* We support -w even if !ENABLE_FEATURE_WTMP,21.* in order to not break scripts.22.* -i (shut down network interfaces) is ignored.23.*/24.flags = getopt32(argv, "d:nfwi", &delay);25.26.sleep(delay);27.28.write_wtmp();29.30.if (flags & 8) /* -w */31.return EXIT_SUCCESS;32.33.if (!(flags & 2)) /* no -n */34.sync();35.36./* Perform action. */37.rc = 1;38.if (!(flags & 4)) { /* no -f *///TODO: I tend to think that signalling linuxrc is wrong 40.// pity original author didn't comment on it...41.if (ENABLE_FEATURE_INITRD) {42./* talk to linuxrc */43./* bbox init/linuxrc assumed */44.pid_t *pidlist = find_pid_by_name("linuxrc");45.if (pidlist[0] > 0)46.rc = kill(pidlist[0], signals[which]);47.if (ENABLE_FEATURE_CLEAN_UP)48.free(pidlist);49.}50.if (rc) {51./* talk to init */52.if (!ENABLE_FEATURE_CALL_TELINIT) {53./* bbox init assumed */54.rc = kill(1, signals[which]);55.} else {56./* SysV style init assumed */57./* runlevels:58.* 0 == shutdown59.* 6 == reboot */60.execlp(CONFIG_TELINIT_PATH,61.CONFIG_TELINIT_PATH,62.which == 2 ? "6" : "0",63.(char *)NULL64.);65.bb_perror_msg_and_die("can't execute '%s'",66.CONFIG_TELINIT_PATH);67.}68.}69.} else {70.rc = reboot(magic[which]);71.}72.if (rc)74.bb_perror_nomsg_and_die();75.return rc;76.}该函数判断reboot是否带了 -f 参数，如果带了，直接调⽤reboot调⽤C函数库如果没带，则通过kill(1, signals[which]);给init进程发送SIGTERM信号。

嵌入式linux系统的启动流程

嵌入式linux系统的启动流程

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。

Linux 进程的启动方式

Linux 进程的启动方式

Linux 进程的启动方式程序或者命令的执行实际上是通过进程实现的。

通常情况下，程序或者命令是保存在硬盘上的，当在命令行中输入一个可执行程序的文件名或者命令并按下Enter 键后，系统内核就将该程序或者命令的相关代码加载到内存中开始执行。

系统会为该程序或者命令创建一个或者多个相关的进程，通过进程完成特定的任务。

启动进程的方式有两种，分别为前台启动方式和后台启动方式。

1．以前台方式启动进程在终端窗口的命令行上输入一个Linux命令并按Enter键，以前台方式启动了一个进程。

例如，在终端窗口上执行“find /-name myfile.txt”命令，就可以以前台的方式启动一个进程。

而在该进程还未执行完时，可按下Ctrl+z组合键将该进程暂时挂起。

然后，可以使用ps命令查看该进程的有关信息，如图41所示。

图41 前台方式启动进程2．以后台方式启动进程在前台运行的进程是正在进行交互操作的进程，它可以从标准输入设备接收输入，并将输出结果送到标准输出设备，在同一时刻只能有一个进程在前台运行。

而在后台运行的进程一般不需要进行交互操作，不接收终端的输入。

通常情况下，可以让一些运行时间较长而且不接受终端输入的程序以后台方式运行，让操作系统调度它。

要在命令行上以后台方式启动进程，需要在执行的命令后添加一个“&”。

例如，在终端窗口的命令行上输入命令“find / -name myfile2.txt &”并按下Enter键后将从后台启动一个进程。

启动后，系统会显示如下所示的信息：[2] 3516这里的数字2表示该进程是运行于后台的第2个进程，数字3516是该进程的PID（即进程标识码，用于惟一地标识一个进程）。

然后，出现了shell提示符，这表示已返回到前台。

这时，执行ps命令将能够看到现在在系统中有两个由find命令引起的进程，它们的标识号是不同的，因而是两个不同的进程，其中，PID为3385的进程就是刚才被挂起的进程。