细说 linux 开机及服务启动

原文：细说 linux 开机及服务启动 后续如果变动，在原文更新。

电源接通。

这个没得说。

加载 BIOS，自检，并取得启动设备

BIOS（Basic Input/Output System的缩写、中文：基本输入输出系统），在IBM
PC兼容系统上，是一种业界标准的固件接口。[1]。BIOS这个字眼是在1975年第一次由CP/M操作系统中出现。BIOS是个人电脑启动时加载的第一个软件。

BIOS用于电脑开机时运行系统各部分的的自我检测（Power On Self
Test），并加载引导程序（IPL）或存储在主存的操作系统。此外，BIOS还向操作系统提供一些系统参数。系统硬件的变化是由BIOS隐藏，程序使用BIOS功能而不是直接控制硬件。现代操作系统会忽略BIOS提供的抽象层并直接控制硬件组件。

上面的内容取自维基百科，BIOS（Basic Input Output System） 是一个软件，这个软件已经成为业界标准。一般运行在主板中，通电后会首先启动这个软件，根据设置（主要保存在 COMS 中） 取得各种硬件信息，并进行自我检测，并读取启动设备（即系统所在设备，一般为磁盘，U盘也可以）

读取并执行第一个启动设备内的装载程序

读取到启动设备之后就需要启动引导装载程序（BootLoader，因为各个操作系统的内核文件及格式不一样，所以需要一个装载程序来处理各类操作系统的装载，gurp,spfdisk等）来加载操作系统和内核文件。而所有的操作系统的 BootLoader 都放在启动设备（磁盘）的第一个扇区内，也就是 MBR(Master Boot Record,主引导分区)，BOIS 通过 INT13 中断功能即可读取到。

通过 BootLoader 读取到的内核文件，加载驱动程序

读取到内核文件（一般在 /boot 下，如图所示）之后，linux 会将内核文件加压到内存中，利用内核功能，测试并驱动各种硬件（储存设备，cpu，网卡，声卡）。此时，操作系统以自己的需求重新检测了硬件，开始接管 BIOS。

内核调用 init（/sbin/init） 进程

可以看到，此进程的 pid 为1，init 最重要的作用就是准备软件执行环境，如：系统主机名、网络设置、语言、文件系统格式等，以及其他服务启动。所有的操作都会通过 init 的默认配置文件 /etc/inittab（部分操作系统不使用该文件，如 ubuntu） 来规划。并且 /etc/inittab (部分操作系统将各项配置分开) 可以设置 run level(执行级别)。

部分操作系统（centos7/ubuntu）将 init 换为 systemd ，其功能大致一样，但是做了许多优化和修改。

执行级别0：系统停机状态，系统默认执行级别不能设为0，否则不能正常启动
执行级别1：单用户工作状态，root权限，用于系统维护，禁止远程登陆
执行级别2：多用户状态(没有NFS服务)
执行级别3：完全的多用户状态(有NFS)，登陆后进入控制台命令行模式，一般 vps 及云服务器都运行在这个级别
执行级别4：系统未使用，保留
执行级别5：X11控制台，登陆后进入图形GUI模式，一般桌面版系统都运行在这个级别
执行级别6：系统正常关闭并重启，默认执行级别不能设为6，否则不能正常启动

run level是什么？就是通过设置 run level 来规定系统使用不同的服务启动。比如设置 run level 为3，系统将会启动命令行模式。runlevel命令可以查看当前的运行级别。init 命令可以切换当前系统的模式，比如 init 0就会关机，init 6会重启。修改配置文件 /etc/inittab 可以设置默认执行级别，下次启动后直接以某种执行级别启动，但是切记不能设置0和6。

init进程处理系统初始化

此时，操作系统中只有 init 进程，其 pid 为1，后续所有进程都是通过 init 启动，所以所有进程都是init的子进程。init 会先设置系统的基础环境，主要利用 /etc/rc.d/rc.sysinit 这个脚本来进行系统初始化的各项操作。比如设置时间，磁盘，文件系统，字体等等

启动系统服务（/etc/rc.d/rc）

系统初始化之后，整个操作系统核心功能已经正常了，但是为了用户正常使用，还要启动一些服务，这时候就要根据执行级别来执行对应的脚本来开启服务器。


一般在 /etc/rc.d 目录下面会有各个级别的配置，而 /etc/rc*.d/ 下面就是脚本的映射

用户自定义开机启动程序(/etc/rc.d/rc.local)

启动完各项服务之后，意味着整个系统的功能都可以正常使用了，用户如果有其他操作想完成的话，就可以创建脚本，或者编写命令，放在 /etc/rc.d/rc.local 中执行，这样开机启动之后就会执行这个脚本或命令。为什么不是直接放在启动级别中目录下，然后修改启动脚本呢？第一是因为服务没启动完之前，某些功能或命令是无法使用的。第二是麻烦。当然如果用户自己编写的程序想以系统服务模式启动，也可以放到里面。

加载终端机或桌面环境

启动各项服务之后就会加载终端或界面等待用户登录，也就是出现登录界面/登录提示。

图示

整个过程整理后，如下图所示