CentOS6系統(tǒng)啟動(dòng)流程

??操作系統(tǒng)（OS）也是一個(gè)程序，如果在硬件通電后讓這個(gè)特殊的程序運(yùn)行起來，以及這個(gè)特殊的程序在啟動(dòng)過程中做了什么，如下圖：

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??從圖中可知，系統(tǒng)啟動(dòng)（不僅僅是Linux系統(tǒng)）大致可分為幾個(gè)主要過程：硬件初始化-->找到并加載操作系統(tǒng)的內(nèi)核-->內(nèi)核初始化-->操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境初始化-->登錄初始化-->登錄成功后的用戶初始化（包含圖形界面初始化或shell的初始化）-->最終用戶成功進(jìn)入
操作系統(tǒng)并開始使用操作系統(tǒng)。

下面以CentOS6系統(tǒng)進(jìn)入命令行為例簡(jiǎn)單描述一下上面的幾個(gè)主要過程。

1.按下電源通電。主板通電后，CPU開始工作，它執(zhí)行固定地址處的一段非常小的硬編碼程序：BIOS，于是BIOS掌握了CPU控制權(quán)。

2.BIOS程序會(huì)進(jìn)行硬件的上電自檢（Power-On Self-Test,POST）以確認(rèn)有哪些硬件以及這些硬件是否故障。對(duì)于我們要探索的操作系統(tǒng)啟動(dòng)流程來說，最重要的是會(huì)根據(jù)檢測(cè)到磁盤順序（除了磁盤，也可以是其它硬件設(shè)備，比如U盤、光盤、網(wǎng)卡等），按順序找到這些磁盤上正確的MBR，于是MBR開始掌握CPU控制權(quán)。

3.MBR是引導(dǎo)系統(tǒng)內(nèi)核啟動(dòng)的第一段代碼，它的位置固定處于磁盤的第一個(gè)扇區(qū)位置處（如果不固定，就不知道怎么找到MBR）。引導(dǎo)內(nèi)核啟動(dòng)的代碼段稱為Boot Loader，除MBR外，還需要通過其它引導(dǎo)系統(tǒng)的代碼段來一步步引導(dǎo)啟動(dòng)內(nèi)核，所以要引導(dǎo)一個(gè)內(nèi)核的啟動(dòng)，需要跳轉(zhuǎn)并執(zhí)行多段BootLoader。根據(jù)使用的啟動(dòng)管理工具（如LILIO、GRUB、GRUB2等）不同，這一段段的引導(dǎo)代碼段稱呼和存放位置都不一樣，但第一個(gè)引導(dǎo)內(nèi)核啟動(dòng)的代碼段一定稱為MBR，也一定處于磁盤的第一個(gè)扇區(qū)位置，所以MBR才稱為主引導(dǎo)記錄（Master Boot Record）。

4.當(dāng)找到內(nèi)核映像后，將內(nèi)核映像裝載到內(nèi)存中并解壓（如果被壓縮的話），內(nèi)核開始掌握CPU控制權(quán)并運(yùn)行起來，期間內(nèi)核會(huì)做很多工作，包括內(nèi)核的初始化、掛載真正的根目錄并從臨時(shí)根目錄切換到真正的根目錄、啟動(dòng)一些重要的進(jìn)程，例如idle、進(jìn)程調(diào)度器、init進(jìn)程等。然后開始執(zhí)行用戶空間的第一個(gè)進(jìn)程：init進(jìn)程，于是init進(jìn)程掌握了CPU的控制權(quán)，也從此開始進(jìn)入用戶空間。

5.init進(jìn)程開始運(yùn)行后就表示操作系統(tǒng)真正已經(jīng)啟動(dòng)成功了，但它仍然需要做系統(tǒng)級(jí)別的初始化，比如設(shè)置主機(jī)名、設(shè)置硬件參數(shù)、加載硬件驅(qū)動(dòng)、掛載/etc/fstab中的一些文件系統(tǒng)等等。系統(tǒng)級(jí)別的運(yùn)行環(huán)境一切初始化完成后，于是提供用戶登錄的界面，即init啟動(dòng)getty類的進(jìn)程。

6.getty類的進(jìn)程啟動(dòng)后，將打開一個(gè)終端，并提示用戶輸入用戶名，然后啟動(dòng)一個(gè)login進(jìn)程讓用戶輸入密碼并驗(yàn)證密碼，密碼驗(yàn)證通過后再審核用戶是否有權(quán)登錄，如果允許登錄，將根據(jù)/etc/passwd中的配置啟動(dòng)該用戶對(duì)應(yīng)的shell進(jìn)程，例如bash進(jìn)程。

7.shell進(jìn)程啟動(dòng)后讀取該shell對(duì)應(yīng)的配置文件，并按照登錄式、交互式的shell運(yùn)行模式進(jìn)行初始化，初始化完成后將進(jìn)入登錄式、交互式的shell，也就是命令行下。

8.至此，用戶可以通過shell命令行來使用操作系統(tǒng)。

CentOS7系統(tǒng)啟動(dòng)流程

CentOS7的啟動(dòng)與CentOS6啟動(dòng)不同之處有兩大點(diǎn)：
1）內(nèi)核引導(dǎo)階段，CentOS7默認(rèn)使用grub2引導(dǎo)，而CentOS6默認(rèn)使用傳統(tǒng)的grub引導(dǎo)。
2）系統(tǒng)環(huán)境初始化和后面的過程。內(nèi)核初始化完成后，啟動(dòng)PID=1的過程，而CentOS7中這個(gè)進(jìn)程是systemd，它和CentOS6中的init進(jìn)程的初始化方式大不相同。

systemd特性：
1）系統(tǒng)初始化時(shí)實(shí)現(xiàn)服務(wù)并行啟動(dòng)；
2）按需啟動(dòng)守護(hù)進(jìn)程；
3）自動(dòng)化的服務(wù)依賴關(guān)系管理；
4）同時(shí)采用socket式與D-Bus總線式激活服務(wù)；
5）系統(tǒng)狀態(tài)快照。

以下簡(jiǎn)述CentOS7的啟動(dòng)流程，詳細(xì)內(nèi)容參考：man bootup幫助手冊(cè)。
1）UEFI或BIOS初始化，運(yùn)行POST開機(jī)自檢；
2）選擇啟動(dòng)設(shè)備；
3）引導(dǎo)內(nèi)核，做部分內(nèi)核初始化工作，加載initramfs；
4）啟動(dòng)systemd進(jìn)程，systemd進(jìn)程此時(shí)工作在initramfs環(huán)境下；
5）systemd執(zhí)行initrd.target所有單元，包括掛載/etc/fstab、從ramdisk的虛根文件系統(tǒng)切換到真正的根文件系統(tǒng)；
6）systemd執(zhí)行默認(rèn)target配置，其配置文件為/etc/systemd/system/default.target；
7）systemd執(zhí)行sysinit.target初始化系統(tǒng)及basic.target準(zhǔn)備操作系統(tǒng)；
8）systemd啟動(dòng)multi-user.target下的本機(jī)與服務(wù)器服務(wù)；
9）systemd執(zhí)行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local；
10）systemd執(zhí)行multi-user.target下的getty.target讓用戶登錄；
11）啟動(dòng)shell進(jìn)程并初始化，最終進(jìn)入命令行；

??上面的過程中最需要關(guān)注的便是大大提前了systemd的工作：在內(nèi)核初始化階段就參與了剩下的工作。等到systemd完成了根文件系統(tǒng)的切換后，將正式進(jìn)入操作系統(tǒng)的初始化過程，這時(shí)將進(jìn)入步驟6），即根據(jù)默認(rèn)target配置文件default.targe選擇默認(rèn)的“運(yùn)行級(jí)別”。