Linux開機啟動(bootstrap)

作者：Vamei 出處：http://www.cnblogs.com/vamei 歡迎轉載，也請保留這段聲明。謝謝！

計算機開機是一個神秘的過程。我們隻是按了開機鍵，就看到螢幕上的進度條或者一行行的輸出，直到我們到達登入界面。然而，計算機開機又是個異常脆弱的過程，我們滿心期望的登入界面可能并不會出現，而是一個指令行或者錯誤資訊。了解計算機開機過程有助于我們修複開機可能出現的問題。

當我們打開計算機電源，計算機會自動從主機闆的BIOS(Basic Input/Output System)讀取其中所存儲的程式。這一程式通常知道一些直接連接配接在主機闆上的硬體(硬碟，網絡接口，鍵盤，序列槽，并口)。現在大部分的BIOS允許你從軟碟、CD光牒或者硬碟中選擇一個來啟動計算機。

下一步，計算機将從你所選擇的儲存設備中讀取起始的512個位元組(bytes)。如果我們從CD光牒啟動的話，那麼計算機就會讀取CD光牒最開始的512個位元組。這512個位元組叫做主引導記錄MBR (master boot record)。MBR會告訴電腦從該裝置的某一個分區(partition)來裝載引導加載程式(boot loader)。引導加載程式儲存有作業系統(OS)的相關資訊，比如作業系統名稱，作業系統核心 (核心)所在位置等。常用的引導加載程式有GRUB和LILO。

随後，引導加載程式會幫助我們加載核心(kernel)。核心實際上是一個用來操作計算機的程式，它是計算機作業系統的核心，主要的任務是管理計算機的硬體資源，充當軟體和硬體的接口。作業系統上的任何操作都要通過核心傳達給硬體。Windows和Linux各自有自己核心。狹義的作業系統就是指核心，廣義的作業系統包括核心以及核心之上的各種應用。

（Linus Torvalds與其說是Linux之父，不如說是Linux 核心之父。他依然負責Linux 核心的開發和維護。至于Ubuntu, Red Hat, 它們都是基于相同的核心之上，囊括了不同的應用和界面構成的一個更加完整的作業系統版本。)

實際上，我們可以在多個分區安裝引導加載程式，每個引導加載程式對應不同的作業系統，在讀取MBR的時候選擇我們想要啟動的引導加載程式。這就是多作業系統的原理。

小結：BIOS -> MBR -> 引導加載程式 -> 核心

如果我們加載的是Linux核心，Linux核心開始工作。核心會首先預留自己運作所需的記憶體空間，然後通過驅動程式(driver)檢測計算機硬體。這樣，作業系統就可以知道自己有哪些硬體可用。随後，核心會啟動一個init程序。它是Linux系統中的1号程序(Linux系統沒有0号程序)。到此，核心就完成了在計算機啟動階段的工作，交接給init來管理。

小結: 核心 -> init process

(根據boot loader的選項，Linux此時可以進入單使用者模式(single user mode)。在此模式下，初始腳本還沒有開始執行，我們可以檢測并修複計算機可能存在的錯誤)

随後，init會運作一系列的初始腳本(startup scripts)，這些腳本是Linux中常見的shell scripts。這些腳本執行如下功能：

設定計算機名稱，時區，檢測檔案系統，挂載硬碟，清空臨時檔案，設定網絡……

當這些初始腳本，作業系統已經完全準備好了，隻是，還沒有人可以登入。init會給出登入(login)對話框，或者是圖形化的登入界面。

輸入使用者名(比如說vamei)和密碼，DONE！

在此後的過程中，你将以使用者(user)vamei的身份操作電腦。此外，根據你建立使用者時的設定，Linux還會将你歸到某個組(group)中，比如可以是stupid組，或者是vamei組。

是以你将是使用者vamei， 同時是vamei組的組員。(注意，組vamei和使用者vamei隻是重名而已，就好想你可以叫Dell, 同時還是Dell公司的老闆一樣。你完全也可以是使用者vamei，同時為stupid組的組員)

BIOS -> MBR -> 引導加載程式 -> 核心 -> init process -> login

使用者，組。