日期:2014-05-16  浏览次数:20886 次

Linux启动过程[转]

机器加电启动后,BIOS开始检测系统参数,如内存的大小,日期和时间,磁盘设备以及这些磁盘设备用来引导的顺序,通常情况下,BIOS都是被配置 成首先检查软驱或者光驱(或两者都检查),然后再尝试从硬盘引导。如果在这些可移动的设备中,没有找到可引导的介质,那么BIOS通常是转向第一块硬盘最 初的几个扇区,寻找用于装载操作系统的指令。装载操作系统的这个程序就是boot loader.

  linux里面的boot loader通常是lilo或者grub,从Red Hat Linux 7.2起,GRUB(GRand Unified Bootloader)取代LILO成为了默认的启动装载程序。那么启动的时候grub是如何被载入的呢?

  grub有几个重要的文件,stage1,stage2,有的时候需要stage1.5.这些文件一般都在/boot/grub文件夹下面.grub被载入通常包括以下几个步骤:

  1. 装载基本的引导装载程序(stage1),stage1很小,网上说是512字节,但是在我的系统上用 du?? -b?? /boot/grub/stage1 显示的是1024个字节,不知道是不是grub版本不同的缘故还是我理解有误.stage1通常位于主引导扇区里面,对于硬盘就是MBR了,stage1 的主要功能就是装载第二引导程序(stage2).这主要是归结于在主引导扇区中没有足够的空间用于其他东西了,我用的是grub 0.93,stage2文件的大小是 107520 bit.

  2. 装载第二引导装载程序(stage2),这第二引导装载程序实际上是引出更高级的功能,以允许用户装载入一个特定的操作系统。在GRUB中,这步是让用户 显示一个菜单或是输入命令。由于stage2很大,所以它一般位于文件系统之中(通常是boot所在的根分区).

  上面还提到了stage1.5这个文件,它的作用是什么呢? 你到/boot/grub目录下看看,fat_stage_1.5?? e2fs_stage_1.5 xfs_stage_1.5等等,很容易猜想stage1.5和文件系统有关系.有时候基本引导装载程序(stage1)不能识别stage2所在的文件 系统分区,那么这时候就需要stage1.5来连接stage1和stage2了.因此对于不同的文件系统就会有不同的stage1.5.但是对于 grub 0.93好像stage1.5并不是很重要,因为我试过了,在没有stage1.5的情况下, 我把stage1安装在软盘的引导扇区内,然后把stage2放在格式化成ext2或者fat格式的软盘内,启动的时候照常引导,并不需要 e2fs_stage_1.5或者fat_stage_1.5.

  下面是我的试验:

  #mkfs.ext2?? /dev/fd0

  #mount -t ext2?? /dev/fd0?? /mnt/floppy

  #cd?? /mnt/floppy

  #mkdir boot

  #cd?? boot

  #mkdir grub?? (以上三步可用mkdir -p?? boot/grub命令完成)

  #cd grub

  #cp?? /boot/grub/{stage1,stage2,grub.conf}?? ./

  #cd; umount /mnt/floppy

  以上几步把软盘格式化成ext2格式,然后把stage1,stage2,grub.conf这几个启动的

  时候必须的文件拷贝到软盘的指定目录下.下面安装grub到软盘上.

  #grub?? (进入grub环境)

  grub> install (fd0)/boot/grub/stage1 (fd0)?? (fd0)/boot/grub/stage2

  p (fd0)/boot/grub/grub.conf

  以上这条命令也可以用下面的两句代替

  grub>root (fd0)???? #grub的根目录所在的分区

  grub>setup (fd0)??? #这一步就相当于上面的install命令

  我在这里解释一下

  install (fd0)/boot/grub/stage1 (fd0)?? (fd0)/boot/grub/stage2 p

  (fd0)/boot/grub/grub.conf 这条命令.

  install

  告诉GRUB将(fd0)/boot/grub/grub/stage1

  安装到软驱的引导扇区(fd0).

  (fd0)/boot/grub/stage2

  告诉grub stage2这个文件所在的位置.

  p 参数后面跟着(fd0)/boot/grub/grub.conf 告诉grub的配置文件所在的位置.

  好了,让BIOS从软驱启动,试一下,没有e2fs_stage_1.5文件照样能够进入系统.

  其实这就是一个小小的启动盘啊.(了解了grub的运行原理,就简单多了^_^)

  3. 现在我们已经到grub的开机选单这一步了,接下来grub所需要做的就是装载在一个特定分区上的操作系统,如linux内核。一旦GRUB从它的命令行或者配置文件中,接到开始操作系统的正确指令,它就寻找必要的引导文件,然后把机器的控制权移交给操作系统.

  由于篇幅有限,避免冗长,grub的命令我就不多说了,网上很有多的资料,一个典型完整的引导linux的命令如下:

  title 51base

  root(hd0,0)

  kernel /bzImage?? ro?? root=/dev/ram0

  initrd /initrd.img

  这里有必要注意一下几个问题:

  (1)grub的磁盘以及分区的命名方式和linux有所区别,第一个磁盘是从0开始,第一个分区也是从0开始.譬如第一个硬盘的第5分区在 linux下面是/dev/hda5 ,而在grub里面是(hd0,4).再如/dev/fd0在grub里面是(fd0,0).(最后一句如有错误望提醒)

  (2)不管是IDE硬盘hda,hdb还是SCSI硬盘sda,sdb在grub里面都是以hd方式命名.

  譬如虚拟机里面的/dev/sda2在grub里面是(hd0,1),再如/dev/hdb7在grub里面以(hd1,6)命名.

  (3)要搞清楚上面两个root的关系,root (hd0,0)中的root是grub命令,它用来指定boot所在的分区作为grub的根目录.而root=/dev/ram0是kernel的参数, 它告诉操作系统内核加载完毕之后,真实的文件系统所在的设备.要注意grub的根目录和文件系统的根目录的区别.

  再回到上面的几行命令.

  kernel命令用来指定内核所在的位置,"/"代表(hd0,0),也就是grub的根目录

  initrd命令用来指定初始化ram的img文件所在位置.

  grub载入内核bzImage并展开到指定位置(应该是0x100000这个地方),同时载入initrd.img到内存(不知道是什么地方).

  ps:

  grub的任务至此就结束了,下面grub将机器的控制权转交给操作系统(linux).

  操作系统接到控制权之后,开始start_kernel,接着内核将initrd.img展开到/dev/ram0为临时根文件系统,执行里面的linuxrc文件.

  P.这里有必要说一下initrd的作用特别是它里面的核心文件linuxrc的作用.

initrd是inital ram disk的宿写.

  当存在initrd的时候,机器启动的过程大概是以下几个步骤(当initrd这一行用noinitrd 命令代替后,就不存在initrd了)

  1)boot loader(grub)加载内核和initrd.img

  2)内核将压缩的initrd.img解压成正常的ram disk并且释放initrd所占的内存空间

  3)initrd作为根目录以读写方式被挂载

  4)initrd里面的文件linuxrc被执行

  5)linuxrc挂载新的文件系统

  6)linuxrc使用pivot_root系统调用指定新的根目录并将现有的根目录place到指定位置.

  7)在新的文件系统下正式init

  8)initrd被卸载.

  为了便于理解,我将red hat l