### 操作系统原理与实践教程PPT：Linux启动流程详解
#### 一、引言
在深入了解Linux操作系统启动流程之前，我们首先需要了解操作系统的基本概念及其重要性。操作系统是计算机系统的核心软件，它管理和控制计算机硬件与软件资源，提供用户与计算机硬件之间的交互界面。在众多操作系统中，Linux因其开源、稳定、高效等特点而被广泛应用于服务器领域和个人计算机系统。本文将基于Red Hat Enterprise 6.1版本，详细介绍Linux系统的启动流程。
#### 二、BIOS简介及启动过程
##### 1.1 BIOS简介
BIOS（Basic Input/Output System），基本输入输出系统，是在个人电脑启动时运行的第一个程序，它负责完成以下任务：
- **检验所有外置设备**：BIOS会在启动时检查连接到计算机上的各种外部设备，如键盘、鼠标等。
- **寻找引导设备**：BIOS会查找可用的启动设备，通常按照预设顺序进行搜索。
- **读取主引导记录（MBR）**：找到启动设备后，BIOS会读取该设备上的主引导记录，MBR位于硬盘的第一个扇区，包含启动代码以及分区表信息。
MBR的地址为（柱面，磁头，扇区）=（0，0，1），这是硬盘上第一个物理扇区的位置。
##### 1.2 相关工作
- **启动BIOS**：这是整个启动过程的第一步，BIOS开始执行上述提到的任务。
- **读取主引导记录（MBR）**：BIOS从硬盘读取MBR，以便确定下一步的引导加载器位置。
#### 三、引导加载器（BootLoader）
引导加载器是在操作系统内核加载之前运行的一个程序，它的主要功能是加载并传递控制给一个指定的操作系统内核。Linux系统常用的引导加载器有GRUB（Grand Unified Bootloader）。
##### 2.1 MBR、BootLoader、INT13
- **MBR**：如上所述，MBR包含了启动代码，用于启动引导加载器。
- **BootLoader**：GRUB是一种常用的引导加载器，它可以配置多个操作系统的启动选项。
- **INT13**：这是一个DOS中断调用，用于读写磁盘扇区，早期的引导加载器会利用这个中断来实现对磁盘的访问。
##### 2.2 GRUB配置文件
GRUB的配置文件通常位于`/boot/grub/grub.conf`或`/etc/default/grub`，这些文件定义了启动菜单的选项，包括不同内核版本的选择。
#### 四、启动内核
启动内核是Linux系统启动过程中至关重要的一步，主要包括以下几个步骤：
##### 3.1 加载内核、执行初始化操作
- **加载内核**：引导加载器负责将内核加载到内存中。
- **执行初始化操作**：
- **系统读取内存映像，并进行解压缩操作**：Linux内核通常是以压缩的形式存储在磁盘上，启动时需要先解压缩。
- **开始检测硬件设备**：内核加载后，会自动检测系统中的硬件设备。
- **初始化设备驱动**：对于已检测到的硬件设备，内核会加载相应的驱动程序。
- **以只读的方式挂载根文件系统**：根文件系统是整个文件系统的起点，最初以只读方式挂载。
#### 五、系统初始化
系统初始化是确保系统正常运行的关键步骤，主要包括以下几个方面：
##### 4.1 先取得runlevel即默认执行等级
- **runlevel**：runlevel指的是系统当前所处的运行级别，不同的运行级别代表不同的服务集和运行状态。
- **获取runlevel**：通过读取`/etc/inittab`文件或其他相关配置文件，确定默认的运行级别。
##### 4.2 使用/etc/rc.d/rc.sysinit进行系统初始化
- **rc.sysinit**：这是一个初始化脚本，它负责执行一系列的初始化任务，例如设置网络参数、启动基本的服务等。
##### 4.3 进行l5:5:wait:/etc/rc.d/rc5
- **rc5**：根据runlevel的不同，系统会执行不同的初始化脚本，这里指定了执行`/etc/rc.d/rc5`脚本。
##### 4.4 启动/etc/rc.local下的脚本
- **rc.local**：这是一个可选的脚本，用于执行用户的自定义初始化命令。
##### 4.5 执行/etc/X11/perfdm启动图形接口
- **启动图形接口**：如果runlevel配置为支持图形界面，则会启动相应的X Window服务。
#### 六、总结
通过上述步骤，我们可以清晰地了解到Linux操作系统从开机到完全启动的过程。这个过程涉及到了BIOS、MBR、引导加载器、内核加载以及系统初始化等多个环节，每个环节都发挥着不可或缺的作用。对于深入理解Linux操作系统的工作原理而言，掌握其启动流程是非常重要的。希望本文能够帮助读者更好地理解Linux启动流程的相关知识点。
