Linux 的开机启动流程分析

几个名词

1. CMOS

CMOS的主要功能为记录主板上面的重要参数， 包括系统时间、CPU 电压与频率、各项设备的 I/O 地址与 IRQ 等，因为这些数据的记录要花费电力，所以主板上面才有电池。 BIOS 为写入到主板上某一块 flash 或EEPROM 的程序，他能够在开机的时候执行，以加载 CMOS 当中的参数， 并尝试调用储存装置中的开机程序，进一步进入操做系统当中。BIOS 程序也能够修改 CMOS中的数据，每种主板调用BIOS设定程序的按键都不一样，通常桌面计算机常见的是使用[del]按键进入 BIOS 设定画面。

2. BIOS类型：Legacy/UEFI

是系统引导的两种方式，开机检测程序，读取在MBR或者GPT中的bootloader程序（grub）

• 加载CMOS信息
• 开机检测（POST）：硬件初始化
• 读取开机管理程序（bootloader）

3. MBR/GPT > MBR/GPT 是两种分区格式

• MBR

早期的 Linux 系统为了兼容于 Windows 的磁盘，所以使用的是支持 Windows 的 MBR(Master Boot Record, 主要开机纪录区) 的方式来处理开机管理程序与分区表！而开机管理程序纪录区与分区表则 统统放在磁盘的第一个扇区，这个扇区一般是 512bytes 的大小 (旧的磁盘扇区都是 512bytes 喔！)， 因此说，第一个扇区 512bytes 会有这两个数据：

1. 主要启动记录区(Master Boot Record, MBR)：能够安装开机管理程序的地方，有 446 bytes
2. 分区表(partition table)：记录整颗硬盘分区的状态，有 64 bytes 因为分区表所在区块仅有 64 bytes 容量，所以最多仅能有四组记录区，每组记录区记录了该区段的启 始与结束的磁柱号码。

• 主分区不能超过四个，引入扩展分区和逻辑分区的概念;
• 不能加载超过两T的磁盘[MBR 不超过2T限制](https://blog.csdn.net/hyy5801965/article/details/51136395 "MBR 不超过2T限制") ；
• 以磁柱为单位进行分区

• GPT

1. 扇区大小为4K
2. 没有了主分区大小不超过4个的限制
3. 对扇区直接进行分区操做

启动过程

1. BIOS

• 加载CMOS内设定值去的主机的各项硬件配置
• 开机自我测试（POST）：硬件检测并初始化，指定开机装置
• BootLoader程序启动：在磁盘中的第一个扇区即在MBR，识别操做系统的文件格式并加载内核到主存储器中执行（BootLoader的功能以下）
• BootLoader的功能（内核加载，硬件检测，驱动加载）

• 提供选单：用户能够选择不一样的开机项目，这也是多重引导的重要功能！
• 载入核心文件：直接指向可开机的程序区段来开始操做系统；
• 转交其余 loader：将开机管理功能转交给其余 loader 负责

2. systemd 程序

• /etc/systemd/system/ 包括下面5项，和以前的SystemV兼容