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Linux操作系统启动过程详解
TUNA 发表于 2012-09-12
分类: IT运维
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如果你对Linux操作系统有一定的了解，想对其更深层次的东西做进一步探究。这当中就包括系统的启动流程、文件系统的组成结构、基于动态库和静态库的程序在执行时的异同、协议栈的架构和原理、驱动程序的机制等等。
其中Linux操作系统启动过程肯定是大家最有兴趣了解的，这里在综合了现有网上大家智慧的根底上，，对Linux的启动流程做了些分析，希望对大家有所帮助。
OK，我们言归正传。对于一台安装了Linux系统的主机来说，当用户按下开机按钮时，一共要经历以下几个过程，如图：
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其中，每个过程都执行了自己该做的初始化局部的事情，有些过程又可分为好几个子过程。接下来，我们就对每个阶段做一个详细分析和讲解。
一、BIOS自检
稍有计算机根底的人都应该听过BIOS(Basic Input / Output System)，又称根本输入输出系统，可以视为是一个永久地记录在ROM中的一个软件，是操作系统输入输出管理系统的一局部。早期的BIOS芯片确实是〞只读〞的，里面的内容是用一种烧录器写入的，一旦写入就不能更改，除非更换芯片。现在的主机板都使用一种叫Flash EPROM的芯片来存储系统BIOS，里面的内容可通过使用主板厂商提供的擦写程序擦除后重新写入，这样就给用户升级BIOS提供了极大的方便。
BIOS的功能由两局部组成，分别是POST码和Runtime服务。POST阶段完成后它将从存储器中被去除，而Runtime服务会被一直保存，用于目标操作系统的启动。BIOS两个阶段所做的详细工作如下：
步骤1：上电自检POST(Power-on self test)，主要负责检测系统外围关键设备〔如：CPU、内存、显卡、I/O、键盘鼠标等〕是否正常。例如，最常见的是内存松动的情况，BIOS自检阶段会报错，系统就无法启动起来；
步骤2：步骤1成功后，便会执行一段小程序用来枚举本地设备并对其初始化。这一步主要是根据我们在BIOS中设置的系统启动顺序来搜索用于启动系统的驱动器，如硬盘、光盘、U盘、软盘和网络等。我们以硬盘启动为例，BIOS此时去读取硬盘驱动器的第一个扇区(MBR，512字节)，然后执行里面的代码。实际上这里BIOS并不关心启动设备第一个扇区中是什么内容，它只是负责读取该扇区内容、并执行。
至此，BIOS的任务就完成了，此后将系统启动的控制权移交到MBR局部的代码。
PS: 在个人电脑中，Linux的启动是从0xFFFF0地址开始的。
二、系统引导
我们首先来了解一下MBR，它是Master Boot Record的缩写。硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区。它由三个局部组成，主引导程序(Bootloader)、硬盘分区表DPT〔Disk Partition table〕和硬盘有效标志〔55AA〕，其结构图如下所示：
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磁盘分区表包含以下三局部：
1. Partition ID 〔5：延申 82：