Linux启动过程详解：容易忽略的核心知识

上图是Linux启动过程的基本步骤。理解这个过程，有助于系统管理人员排查问题。下面将详细展开讲解

1 开机自检（BIOS/UEFI）

当你按下开机按钮时，计算机的硬件并不会立刻开始运行操作系统，而是先进行一系列的自我检查。这一阶段由 BIOS（基本输入输出系统） 或 UEFI（统一扩展固件接口） 负责。

• 自检（POST）：启动时，BIOS/UEFI 会对硬件进行初步检查，确保硬件设备如 CPU、内存、硬盘等能够正常工作。
• 启动设备选择：完成硬件自检后，BIOS/UEFI 会查找引导设备（如硬盘、U盘、光盘等）。它会根据预设的顺序选择一个设备，查找上面是否有操作系统。

这时，计算机会找到存储在硬盘上的启动引导程序，并将控制权交给它。

2 引导加载程序（Bootloader）

引导加载程序是 Linux 启动流程中的关键部分。最常见的引导程序是 GRUB。它负责加载操作系统的内核，并将控制权交给内核。具体过程如下：

• 加载内核：GRUB 会从硬盘上的 /boot 分区加载 Linux 内核（通常是 vmlinuz 文件），并将其载入内存。
• 加载初始内存盘（initramfs）：除了内核映像，GRUB 还会加载 initramfs，这是一个包含启动时所需的最小操作环境的压缩文件系统。initramfs 包含了必要的驱动程序和工具，能帮助系统在启动阶段挂载根文件系统。

3 内核初始化

内核是操作系统的核心部分，它承担着管理硬件、执行程序和提供服务等任务。内核被加载到内存后，开始进行一系列初始化操作：

• 硬件初始化：内核会识别并初始化计算机的硬件组件，包括 CPU、内存、硬盘、显示器、网络适配器等。内核会通过加载合适的驱动程序来与这些硬件进行交互。
• 挂载临时根文件系统：内核会使用 initramfs 作为临时根文件系统，挂载到 / 目录，这时，根文件系统中的程序和文件还没有完全加载。

当内核初始化完成后，它会启动第一个用户空间进程，这个进程通常是 init，它负责启动系统的其他部分。

4 启动第一个进程(init/systemd)

内核启动后，它会创建一个进程号为 1 的进程，这个进程通常是 init（在现代 Linux 系统中，init 通常是由 systemd 取代的）。init 是 Linux 系统中的第一个用户空间进程，它是所有其他用户空间进程的祖先，负责整个系统的初始化和管理。

• 挂载根文件系统：init 进程会确保最终的根文件系统（硬盘上的实际文件系统）被正确挂载。如果 initramfs 被使用，它会将根文件系统切换到实际的磁盘分区。

5 启动系统服务

系统进入用户空间后，Linux 会启动多个重要的系统服务和守护进程。这些服务包括：

• 网络服务：配置网络接口，分配 IP 地址，启动 DNS 等服务，确保系统可以访问网络。
• 系统日志：启动日志服务（如 rsyslog），收集并保存系统日志，方便后续查看。
• SSH 服务：如果系统允许远程访问，sshd 服务会被启动，允许用户通过 SSH 登录到系统。
• 定时任务：启动定时任务管理器（如 cron），执行预定的自动化任务。

这些系统服务通常通过配置文件（在 systemd 中是单元文件）来管理，可以按需启用或禁用。

6 用户登录界面

所有的系统服务启动完毕后，系统会进入可供用户交互的阶段。如果系统配置了图形界面，登录界面就会弹出；如果是命令行模式，系统会显示终端提示符等待用户登录。

• 图形界面登录：如果系统使用桌面环境（，登录管理器（如 GDM、LightDM）会显示图形界面，用户可以输入用户名和密码进行登录。
• 命令行界面登录：如果系统没有图形界面（如一些服务器版的 Linux），则会显示一个命令行终端，用户可以通过终端输入用户名和密码进行登录。

这就是 Linux 从开机到完成启动的基本流程。不同的 Linux 发行版和配置可能在某些细节上有所不同，但大体流程基本一致。