开机启动过程

夏L.

已于 2025-03-24 14:18:03 修改

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文章标签： linux

于 2025-03-24 14:13:18 首次发布

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1. 开机自检 (POST)

开机自检 (Power-On Self-Test, POST) 是计算机启动时进行的硬件检测过程，确保硬件设备正常工作。

2. BIOS

定义

BIOS（基本输入输出系统）是固化在主板 ROM 芯片中的程序，它在开机时最先运行。CMOS（互补金属氧化物半导体）是存储 BIOS 设置信息的芯片，靠主板电池在断电后维持数据，BIOS 启动时会读取 CMOS 中的设置来配置计算机。

功能

硬件检测与初始化：包括开机自检硬件是否正常，为硬件分配资源并设置初始参数。
引导操作系统：按照设定的启动顺序引导操作系统，找到引导程序后移交控制权。

ROM 与 RAM

ROM 芯片：只读的存储器。
RAM 芯片：随机存储器，可读可写，停电会丢失数据。
CMOS：是一个存储参数配置的芯片，BIOS 会读取 CMOS 的参数，了解 CPU 的配置、时间配置以及启动顺序的配置。

进入 BIOS

常见按键方式：在开机或重启后，快速按下 Del（大部分台式机主板）、F2（很多笔记本电脑）、F10（部分惠普电脑）等按键。有些电脑会在开机画面短暂显示进入 BIOS 的提示信息，按照提示操作即可。虚拟机：F2 或者 Esc。

3. BIOS 启动顺序

BIOS 的启动顺序（Boot Order）是指开机时 BIOS 按预设优先级在存储设备中查找可引导操作系统的顺序。本质就是找安装程序/启动程序。

第一引导顺序：从硬盘启动（Hard Disk Drive Boot）
第二引导顺序：从光驱启动（Optical Disk Drive Boot）
第三引导顺序：从 USB 设备启动（USB Device Boot）
第四引导顺序：从网络启动（Network Boot）

4. MBR

MBR（Master Boot Record）即主引导记录，位于硬盘的首个物理扇区（0 磁道 0 柱面 1 扇区），负责引导操作系统并管理硬盘分区信息，512 字节，存放引导代码和分区表。

GRUB：是 Linux 的一个引导程序，非常小，446 个字节。
GRUB2：GRUB 的升级版。

5. BIOS 读取 MBR

BIOS 读取 MBR，执行其中 GRUB 代码，GRUB 会进一步加载操作系统内核，GRUB 在 /boot 里面寻找文件驱动。

6. vmlinuz 与 initramfs

[root@kafka1 shell]# cd /boot
[root@kafka1 boot]# ls
grub
grub2
vmlinuz-0-rescue-939c820a8da742c2a5d2a120874ea49f
vmlinuz-3.10.0-1160.119.1.el7.x86_64

vmlinuz-3.10.0-1160.119.1.el7.x86_64：是 Linux 的内核文件，是一个可执行的程序。
initramfs-3.10.0-1160.119.1.el7.x86_64.img：是一个压缩文件，给 vmlinuz 提供很多驱动程序的文件，在内存形成一个临时的根文件系统。

7. systemd 进程启动

第一个进程：systemd (CentOS7, CentOS8) --> 启动对应运行级别的服务。
第一个进程：init (CentOS6) --> 启动对应运行级别的服务。

运行级别 (Run Level)

运行级别是老的概念，在 CentOS6 里非常流行，到了 CentOS7 以后，说法不常见。

0：关机
1：单用户模式
2：多用户模式，不能使用网络资源
3：完全多用户模式（字符界面）
5：图形界面
6：重启

[root@kafka1 boot]# runlevel 
N 3    # 开机直接进入运行级别 3，没有其他级别 /N 表示 NO
[root@kafka1 boot]# init 5  # 设置运行级别 5
[root@kafka1 boot]# runlevel  # 查看当前的运行级别
3 5

systemd

vim /etc/inittab  # 现在的运行级别配置文件
multi-user.target: analogous to runlevel 3  多用户模式
graphical.target: analogous to runlevel 5 图形界面模式
systemctl set-default multi-user.target  # 设置当运行级别为 multi-user.target（多用户模式）
systemctl get-default  # 查看当前的运行级别

服务管理

[root@kafka1 multi-user.target.wants]# ls
auditd.service      mariadb.service         rsyslog.service
chronyd.service     NetworkManager.service  sshd.service
crond.service       nginx.service           tuned.service
dhcpd.service       postfix.service         vmtoolsd.service
irqbalance.service  remote-fs.target
kdump.service       rhel-configure.service

每个 .service 文件对应一个具体的服务。例如，sshd.service 对应 SSH 服务：

[root@kafka1 multi-user.target.wants]# cat sshd.service
[Unit]
Description=OpenSSH server daemon
Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5)
After=network.target sshd-keygen.service
Wants=sshd-keygen.service

[Service]
Type=notify
EnvironmentFile=/etc/sysconfig/sshd
ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS  # 启动 SSH 服务
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID    # 重启/杀死服务
KillMode=process
Restart=on-failure
RestartSec=42s

[Install]
WantedBy=multi-user.target

通过 systemctl 命令可以管理这些服务：

systemctl start sshd  # 启动 SSH 服务
systemctl stop sshd   # 停止 SSH 服务
systemctl restart sshd  # 重启 SSH 服务

8. /etc/rc.local 和 /etc/fstab

/etc/rc.local

/etc/rc.local 是一个用于在系统启动时自动运行脚本的文件。虽然现代系统推荐使用 systemd 服务来管理启动任务，但 rc.local 仍然可以用于兼容性目的。

#!/bin/bash
# THIS FILE IS ADDED FOR COMPATIBILITY PURPOSES
#
# It is highly advisable to create own systemd services or udev rules
# to run scripts during boot instead of using this file.
#
# In contrast to previous versions due to parallel execution during boot
# this script will NOT be run after all other services.
#
# Please note that you must run 'chmod +x /etc/rc.d/rc.local' to ensure
# that this script will be executed during boot.
touch /var/lock/subsys/local
bash /sc/feng.sh  # 在此处添加开机启动的脚本

确保 rc.local 文件具有可执行权限：

chmod +x /etc/rc.d/rc.local

/etc/fstab

/etc/fstab 文件用于告诉 Linux 系统如何挂载磁盘的其他分区，使得用户可以使用磁盘的所有分区的数据。

/etc/fstab  # 挂载磁盘的其他分区

9. 用户登录与环境变量

当用户登录时，系统会执行一系列脚本来初始化环境变量：

/etc/profile：系统全局的配置文件，所有用户登录时都会执行，用于设置全局性的环境变量和启动程序。
/etc/bashrc：系统全局的配置文件，每次打开新的 Bash shell 时都会读取，常用来定义全局的别名、函数等。
~/.bashrc：用户个人的配置文件，每次打开新的 Bash shell 时执行，可设置用户专属的别名、函数和环境变量等。
~/.bash_profile：用户登录时执行，主要用于设置用户的环境变量和启动个人程序，通常会调用 ~/.bashrc。

环境变量初始化

系统会执行 /etc/profile.d/ 目录下的所有脚本：

/etc/profile.d/*.sh  # 执行 /etc/profile.d/ 下面的所有脚本

登录提示符

登录成功后，系统会显示提示符：

[root@kafka1 ~]#  # 登录成功后的提示符

扩展营救模式

如果/etc/shadow和/etc/passwd被删除

1，首先使用映像文件驱动--》将光盘放入光驱

2，将启动顺序Boot Order第一个改为CD-ROM Drive,在BIOS里面修改

3，按F10退出，并选择Troublehooting

4，选择Rescue a CentOS system

5，选择1，救援环境尝试找到linux并安装挂载到/mnt/sysimage目录

6，将根目录切换到/mnt/sysimge--》chroot /mnt/sysimge

进入挂载的源系统根目--》cd /mnt/sysimge

7，开始救援，将备份文件，复制回来

8，关机，将启动顺序改为+Hard Drive，并开机

总结

通过了解计算机的启动过程、BIOS 设置、MBR 引导、GRUB 引导程序、Linux 内核加载、systemd 服务管理以及用户登录过程，可以更好地理解和管理 Linux 系统的启动和运行。