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13-Linux启动流程和内核管理自我总结

news 来源：原创 2025/6/13 14:26:00

1 启动流程

1. 加载 BIOS 的硬件信息，获取第一个启动设备

2. 读取第一个启动设备 MBR 的引导加载程序 (grub) 的启动信息

3. 加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并尝试驱动所有的硬件设备

4. 核心执行 init 程序，并获取默认的运行信息

5. init 程序执行 / etc / rc.d / rc.sysinit 文件，重新挂载根文件系统

6. 启动核心的外挂模块

7. init 执行运行的各个批处理文件 (scripts)

8. init 执行 / etc / rc.d / rc.local

9. 执行 / bin / login 程序，等待用户登录

10 . 登录之后开始以 Shell 控制主机

2 BIOS

Basic Input and Output System （基本输入输出系统）
是一个程序，其代码存储在主板的一颗 ROM 存储芯片上， ROM 是只能读不能写的。

当修改了 BIOS 里面的某些设置时，这个修改的数据是存储在另外一颗 RAM 存储芯片上， RAM 掉电后数据就会消失，所以主板上有一颗纽扣电池来给这个 RAM 供电，当这颗纽扣电池没电了， BIOS 里面的设置项，就又恢复成出厂设置了。

注： BIOS 程序无法更改，但是里面的一些属性数据是可以调整的。

3 内部细节

POST Power-On-Self-Test （加电自检）

负责完成对 CPU 、主板、内存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘等硬件情况的检测。

ROM Read-Only Memory （只读存储）
其存储的数据一般在硬件出厂时就写入固定了，断电数据也不会消失又称为固定存储器。

RAM Random Access Memory （随机存储）
随机取存，是指通电后，随时可在任意位置单元存取数据信息，不过断电后内部信息也随之消失。

4 自举程序

对于一台计算机来讲，通电后第一件事就是运行 BIOS 程序， BIOS 程序最先做的，就是对硬件执

行 POST （加电自检），如果硬件自检不通过，会显示相应的错误，还会有相应的蜂鸣音。

5 启动加载器

定位：一台主机上允许安装多个操作系统，如何确定启动哪个系统，这就是bootloader的作用。

Bootloader 叫引导加载器，引导程序。是个独立的软件，主要作用就是引导操作系统启动。

Grand 统一启动加载程序 , 又称多系统引导管理器。是 Linux 系统中最为常见的 Bootloader 之一。

6 引导程序

系统的启动引导方式有两种，分别是 BIOS 模式和 UEFI 模式：

BIOS （基本输入输出系统）是一种传统的启动模式。

启动速度慢：需要依次初始化各个硬件设备，如硬盘、内存和显示器等，启动慢

硬盘容量限制：只支持传统的 MBR 磁盘分区格式，这种只能处理容量小于 2TB 的硬盘。

功能有限：图形界面相对简单，设置选项有限，且不支持网络启动等高级功能。

UEFI （统一可扩展固件接口）它在 BIOS 的基础上进行了改进，可以看作是 BIOS 的升级版。

支持大容量硬盘： UEFI 基于 GPT （全局唯一标识分区表）分区结构，支持超过 2TB 的硬盘容量。

启动速度快功能丰富兼容性好

7 磁盘分区

0 扇区， 1 - 2047 扇区， 2048 扇区 + 的分段在硬盘的结构和启动过程中扮演着重要的角色。

0 磁道 0 扇区（ 512 字节） :

MBR 是 主引导记录 的简称，它是硬盘的第一个扇区（ 512 字节）的内容，包含了硬盘的 :

主引导程序 [ 446 字节 ] : Main Boot Loader

分区表 [ 64 字节 ] : Disk Partition Table

分区结束标志 [ 2 字节 ] : 55 AA,

1 - 2047 ：

紧随主引导扇区之后，直到第 2047 扇区结束。

该区域可能包含一些额外的引导信息或用于特定的硬件或软件需求。

为了确保主引导扇区的完整性和安全性，防止因数据写入而破坏主引导扇区的内容。

2048 +

是实际数据存储的开始位置。就是我们的操作系统。

8 bootloader 的分段存放

第一阶段 ：存储在 0 磁道 0 扇区的前 446 字节空间内

第二阶段 ：1 扇区到 2047 扇区，使用这个过渡阶段来提供更高级的磁盘访问功能，例如支持不同的文件系统。它可以帮助 Stage 1 访问存储在磁盘分区中的更大的引导程序文件。存储2 阶段的文件系统驱动，保证 2nd 中的文件可读

第三阶段 ：hd(0.0)/grub/grub.conf

分段作用：

0 扇区，通过分区表，获取系统盘在哪一个分区

1 - 2047 扇区，常见文件系统驱动，通过文件系统环境，获取读取 OS 文件的能力。

2048 扇区 + ，根据配置，加载 OS 系统的 boot 启动文件信息，然后进行系统启动。

8 Grub功能

GRUB （ GRand Unified Bootloader ）是一个启动加载程序，用于启动操作系统。

目前 grub 的配置文件主要有两种样式：

grub1 的配置文件在 / boot / grub / grub.conf

grub2 的配置文件在 / boot / grub2 / grub.cfg

9 系统启动

Linux 的运行级别（ Runlevels ）是一种定义系统操作模式的机制，用于控制系统启动后的行为和服务的可用性。不同的运行级别对应不同的系统状态，例如多用户模式、单用户模式、图形界面模式等。

查看运行的级别

cat /etc/inittab rocky系列

systemctl get-default ubuntu系列

who -r
runlevel

切换运行级别

方法 1 ： init N

方法 2 ： systemctl set-default xx.target

文件方式： / etc / inittab rocky系列

10 系统初始化

rocky9为例：

systemd 执行默认 target 配置，配置文件 / etc / systemd / system / default .target

systemd 执行 sysinit.target 初始化系统及 basic.target 准备操作系统

systemd 启动 multi-user.target 下的本机与服务器服务

systemd 执行 multi-user.target 下的 / etc / rc.d / rc.local

systemd 执行 multi-user.target 下的 getty.target 及登录服务

systemd 执行 graphical 需要的服务

11 ubuntu解决grub隐藏

root@ubuntu24:~ # cat /etc/default/grub

GRUB_DEFAULT = 0

GRUB_TIMEOUT_STYLE = timeout # 改成 timeout

GRUB_TIMEOUT = 10 # 大于 0

root@ubuntu24:~ # update-grub

12 服务管理定制服务文件

服务位置
系统级服务：/etc/systemd/system/ 或 /lib/systemd/system/
用户级服务：/usr/lib/systemd/system

service unit file文件通常由三部分组成格式如下

实例：定制服务文件 vim /lib/systemd/system/hello.service

[Unit] 
Description=Hello World [Service] 
TimeoutStartSec=0
ExecStart=/bin/sh -c "while true; do echo Hello World; sleep 1; done"
ExecStop=/bin/kill sh[Install] 
WantedBy=multi-user.target

13 常见模块命令

lsmod - 查看已加载的模块
modinfo - 查看模块详细信息
insmod - 手动加载模块（低级命令）
modprobe - 智能加载模块（高级命令）
rmmod - 卸载模块
全局配置：/etc/modules（旧版）或/etc/modules-load.d/目录（新版）