linux 系统启动相关知识

Posted on 2009-10-23 21:12 风花雪月 阅读(155) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: RHCE

引导扇区是每个分区(Partition)的第一扇区,而主引导扇区是硬盘的第一扇区。它由三个部分组成,主引导记录MBR、硬盘分区表DPT和硬盘有效标志。在总共512字节的主引导扇区里MBR占446个字节(偏移0--偏移1BDH),DPT占64个字节(偏移1BEH--偏移1FDH),最后两个字节“55AA”(偏移1FEH--偏移1FFH)是硬盘有效标志

 

   系统启动阶段依赖于引导 Linux 系统上的硬件。在嵌入式平台中,当系统加电或重置时,会使用一个启动环境。这方面的例子包括 U-Boot、RedBoot 和 Lucent 的 MicroMonitor。嵌入式平台通常都是与引导监视器搭配销售的。这些程序位于目标硬件上的闪存中的某一段特殊区域,它们提供了将 Linux 内核映像下载到闪存并继续执行的方法。除了可以存储并引导 Linux 映像之外,这些引导监视器还执行一定级别的系统测试和硬件初始化过程。在嵌入式平台中,这些引导监视器通常会涉及第一阶段和第二阶段的引导加载程序。


提取 MBR 的信息

要查看 MBR 的内容,请使用下面的命令:

# dd if=/dev/hda of=mbr.bin bs=512 count=1 # od -xa mbr.bin
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。

   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。 中国给定 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。MBR 是一个 512 字节大小的扇区,位于磁盘上的第一个扇区中(0 道 0 柱面 1 扇区)。当 MBR 被加载到 RAM 中之后,BIOS 就会将控制权交给 MBR。


第一阶段引导加载程序
   MBR 中的主引导加载程序是一个 512 字节大小的映像,其中包含程序代码和一个小分区表(参见图 2)。前 446 个字节是主引导加载程序,其中包含可执行代码和错误消息文本。接下来的 64 个字节是分区表,其中包含 4 个分区的记录(每个记录的大小是 16 个字节)。MBR 以两个特殊数字的字节(0xAA55)结束。这个数字会用来进行 MBR 的有效性检查。

 

   主引导加载程序的工作是查找并加载次引导加载程序(第二阶段)。它是通过在分区表中查找一个活动分区来实现这种功能的。当找到一个活动分区时,它会扫描分区表中的其他分区,以确保它们都不是活动的。当这个过程验证完成之后,就将活动分区的引导记录从这个设备中读入 RAM 中并执行它。

 

 

第二阶段引导加载程序
   次引导加载程序(第二阶段引导加载程序)可以更形象地称为内核加载程序。这个阶段的任务是加载 Linux 内核和可选的初始 RAM 磁盘。

 

GRUB 阶段引导加载程序

   /boot/grub 目录中包含了 stage1、stage1.5 和 stage2 引导加载程序,以及很多其他加载程序(例如,CR-ROM 使用的是 iso9660_stage_1_5)。

   在 x86 PC 环境中,第一阶段和第二阶段的引导加载程序一起称为 Linux Loader(LILO)或 GRand Unified Bootloader(GRUB)。由于 LILO 有一些缺点,而 GRUB 克服了这些缺点,因此下面让我们就来看一下 GRUB。

 

   关于 GRUB,很好的一件事情是它包含了有关 Linux 文件系统的知识。GRUB 不像 LILO 一样使用裸扇区,而是可以从 ext2 或 ext3 文件系统中加载 Linux 内核。它是通过将两阶段的引导加载程序转换成三阶段的引导加载程序来实现这项功能的。阶段 1 (MBR)引导了一个阶段 1.5 的引导加载程序,它可以理解包含 Linux 内核映像的特殊文件系统。这方面的例子包括 reiserfs_stage1_5(要从 Reiser 日志文件系统上进行加载)或 e2fs_stage1_5(要从 ext2 或 ext3 文件系统上进行加载)。当阶段 1.5 的引导加载程序被加载并运行时,阶段 2 的引导加载程序就可以进行加载了。


   当阶段 2 加载之后,GRUB 就可以在请求时显示可用内核列表(在 /etc/grub.conf 中进行定义,同时还有几个软符号链接 /etc/grub/menu.lst 和 /etc/grub.conf)。我们可以选择内核甚至修改附加内核参数。另外,我们也可以使用一个命令行的 shell 对引导过程进行高级手工控制。

   将第二阶段的引导加载程序加载到内存中之后,就可以对文件系统进行查询了,并将默认的内核映像和 initrd 映像加载到内存中。当这些映像文件准备好之后,阶段 2 的引导加载程序就可以调用内核映像了。


硬件读取引导扇区
加载LILO或者grub
加载内核
挂装根文件系统
启动/sbin/init ,一切进程的“祖父”
读取/etc/inittab文件
读取rc.sysinit文件
读取/etc/fstab文件
运行rcX.d下的文件(文件都是init.d下的符号链接)
其中有一个xinetd 的超级进程,调用/etc/xinetd.conf 配置文件,从配置文件中知道读/etc/xinetd.d 文件,结束后调用Miggetty
读取/etc/rc.d/rc.local文件

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