深入理解Linux启动过程 && 0号进程，1号进程

深入理解Linux启动过程

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Linux系统的启动过程由很多阶段组成，这篇博客从初始化引导程序到第一个用户空间应用程序探索Linux启动进程。

我们先从Linux启动的顶层视图开始分析，以便能有一个整体的认识。

当系统第一次启动或重启的时候，处理器将执行一个已知地方的代码。对应个人电脑，这个地方是存在主板上内存内的BIOS

当一个启动设备被发现，第一阶段引导程序被加载到RAM并执行。这一部分引导程序位于512字节的MBR镜像（MBR后面会讲到），他的作用是去加载第二阶段引导程序。

当第二阶段引导程序被加载进RAM并执行，启动界面将被显示，并且Linux和可选的初始磁盘（临时文件系统）被加载进内存。当镜像被加载以后，控制权从第二阶段引导程序传递到内核镜像。

内核镜像自解压和初始化。在这一步，第二阶段引导程序将检查系统硬件，枚举硬件设备，挂载主设备，加载必须的内核模块。

当这些完成时，用户空间的第一个程序(init)开始执行，这样就开始顶层系统初始化开始了。

上面这些就仿佛是Linux启动过程的一个外壳，接下来我们开始更深层次的探索启动进程的细节。

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系统启动

首先BIOS组成是：

1. 上电自检代码
2. 运行服务

Linux从0xffff0地址的BIOS开始启动，第一步是上电自检，上电自检的工作是检查硬件，第二步是枚举和初始化本地设备。

上电自检后，上电自检代码就从内存中被清除了，运行服务被保留并且对目标操作系统仍然有效。

要引导一个操作系统，BIOS运行时会按照CMOS的设置定义的顺序来搜索处于活动状态并且可以引导的设备（可以是软盘，CD-ROM，硬盘的分区，网络上的设备或者U盘）。

Linux一般从MBR包含初级引导程序的硬盘启动。MBR是一个512字节的扇区，位于硬盘的第一扇区（0道0柱1扇区）。在MBR被加载到RAM中后，由BIOS去控制它。

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第一阶段引导程序

初级引导程序位于512字节的MBR镜像。
MBR镜像由一个小型分区表和代码组成。

前446字节是初级引导程序代码，包括执行代码和错误信息。

接下来的64字节是一个分区表，包含4个16字节的分区记录。

MBR最后的两字节定义了一个magic数字（0xaa55）。这个magic数字用来校验检查MBR。

初级引导程序主要就是找到并且加载第二阶段引导程序。其通过分区表寻找一个活动的分区。在找到一个活动的分区表后，其将扫描剩余的分区确定它们不是活动的。当这些被确定后，活动分区的启动启动记录将从设备加载到RAM并且执行。

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第二阶段引导程序

第二阶段引导程序其实叫着内核引导程序更加合适。因为其任务就是加载Linux内核和可选的初始磁盘。

随着第二阶段被加载，CRUB会根据需求显示一个可用的内核列表（定义在/etc/grub.con，以及/etc/grub/menu.lst和/etc/grub.conf的软连接）。你可以选中一个内核，并且可以用附加的内核参数改进它。

第二阶段引导程序被加载进内存后，将查询文件系统，加载默认内核镜像和initrd镜像到内存。当所有镜像准备好后，将从第二阶段跳转到内核镜像。

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内核

随着内核镜像加载到内存并且从第二阶段引导程序获得控制权，内核阶段开始了。内核镜像不是一个可以执行的内核，而是一个被压缩的内核镜像。

在内核镜像的头部有一个小型程序routine，其做少量的硬件设置，然后自解压内核镜像并放到高端内存。然后routine将调用内核开始内核启动。

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init进程 && 0号进程和1号进程的前世今生

init进程就是我们常说的1号进程。

说到1号进程，就不得不说一下1号进程的前世今生！！！

Linux操作系统允许一个进程去创建新进程，新进程就是子进程，从而形成了进程树的结构模型

这棵大树的树根是系统自动构造的，就是内核态下执行的0号进程，0号进程是所有进程的祖先！！

有些同学会说 那我用过pstree命令看到的树根明明是1号init进程啊。

其实这个问题很简单，咱们使用pstree去查看进程树，咱们是处在用户态去看进程，而0号进程是一个内核态进程。就像一颗大树，你能看见的只是树长在地上的东西，地底下的树根是看不见的。而1号进程就是在地上树的最底部，而0号进程是地下的树根。

整个进程创建的过程：0号进程->1号内核进程->1号用户进程（init进程）->getty进程->shell进程

我给大家画了一幅图，这幅图可以很好的让你明白这个过程。

注意:

1号内核进程调用执行init函数演变成1号用户态进程（init进程），这里前者是init是函数，后者是进程。

两者容易混淆，区别如下：

1.init（）函数在内核态运行，是内核代码

2.init进程是内核启动并运行的第一个用户进程，运行在用户态下。

3.一号内核进程调用execve（）从文件/etc/inittab中加载执行init函数，这个过程并没有使用调用do_fork()，因此两个进程都是1号进程。

4.孤儿进程被1号进程领养