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Linux 的開機啟動流程分析

阿新 • • 發佈：2019-08-10
幾個名詞
  1. CMOS

CMOS的主要功能為記錄主機板上面的重要引數， 包括系統時間、CPU 電壓與頻率、各項裝置的 I/O 地址與 IRQ 等，由於這些資料的記錄要花費電力，因此主機板上面才有電池。 BIOS 為寫入到主機板上某一塊 flash 或EEPROM 的程式，他可以在開機的時候執行，以載入 CMOS 當中的引數， 並嘗試呼叫儲存裝置中的開機程式，進一步進入作業系統當中。BIOS 程式也可以修改 CMOS中的資料，每種主機板呼叫BIOS設定程式的按鍵都不同，一般桌面計算機常見的是使用[del]按鍵進入 BIOS 設定畫面。

  1. BIOS型別：Legacy/UEFI

是系統引導的兩種方式，開機檢測程式，讀取在MBR或者GPT中的bootloader程式（grub）

  • 載入CMOS資訊
  • 開機檢測（POST）：硬體初始化
  • 讀取開機管理程式（bootloader）
  1. MBR/GPT > MBR/GPT 是兩種分割槽格式
  • MBR

早期的 Linux 系統為了兼容於 Windows 的磁碟，因此使用的是支援 Windows 的 MBR(Master Boot Record, 主要開機紀錄區) 的方式來處理開機管理程式與分割槽表！而開機管理程式紀錄區與分割槽表則 通通放在磁碟的第一個扇區，這個扇區通常是 512bytes 的大小 (舊的磁碟扇區都是 512bytes 喔！)， 所以說，第一個扇區 512bytes 會有這兩個資料：

  1. 主要啟動記錄區(Master Boot Record, MBR)：可以安裝開機管理程式的地方，有 446 bytes
  2. 分割槽表(partition table)：記錄整顆硬碟分割槽的狀態，有 64 bytes 由於分割槽表所在區塊僅有 64 bytes 容量，因此最多僅能有四組記錄區，每組記錄區記錄了該區段的啟 始與結束的磁柱號碼。
  • GPT
  1. 扇區大小為4K
  2. 沒有了主分割槽大小不超過4個的限制
  3. 對扇區直接進行分割槽操作
啟動過程
  1. BIOS
  • 載入CMOS內設定值去的主機的各項硬體配置
  • 開機自我測試（POST）：硬體檢測並初始化，指定開機裝置
  • BootLoader程式啟動：在磁碟中的第一個扇區即在MBR，識別作業系統的檔案格式並載入核心到主儲存器中執行（BootLoader的功能如下）
  • BootLoader的功能（核心載入，硬體檢測，驅動載入）
  • 提供選單：使用者可以選擇不同的開機專案，這也是多重引導的重要功能！
  • 載入核心檔案：直接指向可開機的程式區段來開始作業系統；
  • 轉交其他 loader：將開機管理功能轉交給其他 loader 負責
  1. systemd 程式
  • /etc/systemd/system/ 包括下面5項，和之前的SystemV相容

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