经过对Linux体系有了必定了解和了解后，想对其更深层次的东西做进一步探求。这当中就包含体系的发动流程、文件体系的组成结构、依据动态库和静态库的程序在履行时的异同、协议栈的架构和原理、驱动程序的机制等等。
本人在归纳了现有网上咱们才智的根底上，结合对2.6.32的内核代码的研读，依据CentOS 6.0体系对Linux的发动流程做了些剖析。由于孤陋寡闻，常识所限，有些当地剖析不当之处还请各位高手不吝赐教。
OK，咱们言归正传。关于一台装置了Linux体系的主机来说，当用户按下开机按钮时，一共要阅历以下几个进程，如图：
其间，每个进程都履行了自己该做的初始化部分的作业，有些进程又可分为好几个子进程。接下来，咱们就对每个阶段做一个详细剖析和解说。
BIOS自检
稍有计算机根底的人都应该听过BIOS(Basic Input / Output System)，又称根本输入输出体系，能够视为是一个永久地记录在ROM中的一个软件，是操作体系输入输出办理体系的一部分。前期的BIOS芯片的确是”只读”的，里边的内容是用一种烧录器写入的，一旦写入就不能更改，除非替换芯片。现在的主机板都运用一种叫Flash EPROM的芯片来存储体系BIOS，里边的内容可经过运用主板厂商供给的擦写程序擦除后从头写入，这样就给用户晋级BIOS供给了极大的便利。
BIOS的功用由两部分组成，分别是POST码和Runtime服务。POST阶段完结后它将从存储器中被铲除，而RunTIme服务会被一向保存，用于方针操作体系的发动。BIOS两个阶段所做的详细作业如下：
进程1：上电自检POST(Power-on self test)，首要担任检测体系外围关键设备（如：CPU、内存、显卡、I/O、键盘鼠标等）是否正常。例如，最常见的是内存松动的状况，BIOS自检阶段会报错，体系就无法发动起来；
进程2：进程1成功后，便会履行一段小程序用来枚举本地设备并对其初始化。这一步首要是依据咱们在BIOS中设置的体系发动次序来查找用于发动体系的驱动器，如硬盘、光盘、U盘、软盘和网络等。咱们以硬盘发动为例，BIOS此刻去读取硬盘驱动器的第一个扇区(MBR，512字节)，然后履行里边的代码。实际上这儿BIOS并不关怀发动设备第一个扇区中是什么内容，它仅仅担任读取该扇区内容、并履行。
至此，BIOS的使命就完结了，尔后将体系发动的控制权移交到MBR部分的代码。
PS: 在个人电脑中，Linux的发动是从0xFFFF0地址开端的。
体系引导
咱们首要来了解一下MBR，它是Master Boot Record的缩写。硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区。它由三个部分组成，主引导程序(Bootloader)、 硬盘分区表DPT（Disk ParTITIon table）和硬盘有用标志（55AA），其结构图如下所示：
磁盘分区表包含以下三部分：
1）、ParTItion ID （5：延申 82：Swap 83：Linux 8e：LVM fd：RAID）
2）、Partition开始磁柱
3）、Partition的磁柱数量
一般状况下，比如lilo、grub这些常见的引导程序都直接装置在MBR中。咱们以grub为例来剖析这个引导进程。
grub引导也分为两个阶段stage1阶段和stage2阶段(有些较新的grub又界说了stage1.5阶段)。
1)、stage1：stage1是直接被写入到MBR中去的，这样机器一发动检测完硬件后，就将控制权交给了GRUB的代码。也便是上图所看到的前446个字节空间中寄存的是stage1的代码。BIOS将stage1载入内存中0x7c00处并跳转履行。stage1（/stage1/start.S）的使命十分单纯，仅仅是将硬盘0头0道2扇区读入内存。而0头0道2扇区内容是源代码中的/stage2/start.S，编译后512字节，它是stage2或许stage1_5的进口。而此刻，stage1是没有辨认文件体系的才能的。假如感觉脑子有些晕了，那么下面的进程就直接越过，去看stage2吧！
【别传】定位硬盘的0头0道2扇区的进程：
BIOS将stage1载入内存0x7c00处并履行，然后调用BIOS INIT13中止，将硬盘0头0道2扇区内容载入内存0x7000处，然后调用copy_buffer将其转移到内存0x8000处。在定位0头0道2扇区时一般有两种寻址方法：LBA和CHS。假如你是寻根究底儿型的爱好者，那么此刻去找谷哥探问探问这两种方法的来龙去脉吧。
2)、stage2：严格来说这儿还应该再区分个stage1.5的，就一并把stage1.5放在这儿一同介绍了，以免咱们看得心里乱糟糟的。好的，咱们持续说0头0到2扇区的/stage2/start.S文件，当它的内容被读入到内存之后，它的首要效果便是担任将stage2或stage1.5从硬盘读到内存中。假如是stage2，它将被载入到0x820处；假如是stage1.5，它将被载入到0x2200处。这儿的stage2或许stage1_5不是/boot分区/boot/grub目录下的文件，由于这个时分grub还没有才能辨认任何文件体系。
? 假如start.S加载stage1.5：stage1.5它寄存在硬盘0头0道3扇区向后的方位，stage1_5作为stage1和stage2中心的桥梁，stage1_5有辨认文件体系的才能，尔后grub才有才能去拜访/boot分区/boot/grub目录下的 stage2文件，将stage2载入内存并履行。
? 假如start.S加载stage2：相同，这个stage2也不是/boot分区/boot/grub目录下的stage2，这个时分start.S读取的是寄存在/boot分区Boot Sector的stage2。这种状况下就有一个约束：由于start.S经过BIOS中止方法直接对硬盘寻址（而非经过拜访详细的文件体系），其寻址规模有限，约束在8GB以内。因而这种状况需求将/boot分区分在硬盘8GB寻址空间之前。
假如是景象2，咱们将/boot/grub目录下的内容清空，仍然能成功发动grub；假如是景象1，将/boot/grub目录下stage2删去后，则体系发动进程中grub会发动失利。
发动内核
当stage2被载入内存履行时，它首要会去解析grub的装备文件/boot/grub/grub.conf，然后加载内核镜像到内存中，并将控制权转交给内核。而内核会当即初始化体系中各设备并做相关的装备作业，其间包含CPU、I/O、存储设备等。
关于Linux的设备驱动程序的加载，有一部分驱动程序直接被编译进内核镜像中，另一部分驱动程序则是以模块的方法放在initrd(ramdisk)中。
Linux内核需求习惯多种不同的硬件架构，可是将一切的硬件驱动编入内核又是不实际的，并且内核也不或许每新出一种硬件结构，就将该硬件的设备驱动写入内核。实际上Linux的内核镜像仅是包含了根本的硬件驱动，在体系装置进程中会检测体系硬件信息，依据装置信息和体系硬件信息将一部分设备驱动写入 initrd 。这样在今后发动体系时，一部分设备驱动就放在initrd中来加载。这儿有必要给咱们再多介绍一下initrd这个东东：
initrd 的英文意义是 bootloader initialized RAM disk，便是由 boot loader 初始化的内存盘。在 linu2.6内核发动前，boot loader 会将存储介质中的 initrd 文件加载到内存，内核发动时会在拜访真实的根文件体系前先拜访该内存中的 initrd 文件体系。在 boot loader 装备了 initrd 的状况下，内核发动被分成了两个阶段，第一阶段先履行 initrd 文件体系中的init，完结加载驱动模块等使命，第二阶段才会履行真实的根文件体系中的 /sbin/init 进程。
别的一个概念：initramfs
initramfs 是在 kernel 2.5中引进的技能，实际上它的意义便是：在内核镜像中附加一个cpio包，这个cpio包中包含了一个小型的文件体系，当内核发动时，内核将这个 cpio包解开，并且将其间包含的文件体系开释到rootfs中，内核中的一部分初始化代码会放到这个文件体系中，作为用户层进程来履行。这样带来的显着的优点是精简了内核的初始化代码，并且使得内核的初始化进程更简略定制。
疑问的是：我的内核是2.6.32-71.el6.i686版别，但在我的/boot分区下面却存在的是/boot/initramfs-2.6.32-71.el6.i686.img类型的文件，没搞理解，还望高人解惑。我只知道在2.6内核中支撑两种格局的initrd，一种是2.4内核的文件体系镜像image-initrd，一种是cpio格局。接下来咱们就来探求一下initramfs-2.6.32-71.el6.i686.img里究竟放了那些东西。
在tmp文件夹中解压initrd.img里的内容：
假如initrd.img文件的格局显现为“initrd.img:ISO 9660 CD-ROM filesystem data”，则可直接输入指令“mount -o loop initrd.img /mnt/test”进行挂载。
经过上的剖析和咱们的验证，咱们的确得到了这样的定论：
grub的stage2将initrd加载到内存里，让后将其间的内容开释到内容中，内核便去履行initrd中的init脚本，这时内核将控制权交给了init文件处理。咱们简略阅读一下init脚本的内容，发现它也首要是加载各种存储介质相关的设备驱动程序。当所需的驱动程序加载完后，会创立一个根设备，然后将根文件体系rootfs以只读的方法挂载。这一步结束后，开释未运用的内存，转化到真实的根文件体系上面去，一起运转/sbin/init程序，履行体系的1号进程。尔后体系的控制权就全权交给/sbin/init进程了。
l 初始化体系
经过含辛茹苦的行进，咱们总算挨近拂晓的曙光了。接下来便是最终一步了：初始化体系。/sbin/init进程是体系其他一切进程的父进程，当它接管了体系的控制权先之后，它首要会去读取/etc/inittab文件来履行相应的脚本进行体系初始化，如设置键盘、字体，装载模块，设置网络等。首要包含以下作业：
1)、履行体系初始化脚本(/etc/rc.d/rc.sysinit)，对体系进行根本的装备，以读写方法挂载根文件体系及其它文件体系，到此体系算是根本运转起来了，后边需求进行运转等级的确认及相应服务的发动。rc.sysinit所做的作业(不同的Linux发行版，该文件或许有些差异)如下：
（1）获取网络环境与主机类型。首要会读取网络环境设置文件”/etc/sysconfig/network”，获取主机称号与默许网关等网络环境。
（2）测验与载入内存设备/proc及usb设备/sys。除了/proc外，体系会自动检测是否有usb设备，并自动加载usb驱动，测验载入usb文件体系。
（3）决议是否发动SELinux。
（4）接口设备的检测与即插即用（pnp）参数的测验。
（5）用户自界说模块的加载。用户能够再”/etc/sysconfig/modules/*.modules”参加自界说的模块，此刻会加载到体系中。
（6）加载中心的相关设置。按”/etc/sysctl.conf”这个文件的设置值装备功用。
（7）设置体系时刻（clock）。
（8）设置终端的控制台的字形。
（9）设置raid及LVM等硬盘功用。
（10）以方法检查查验磁盘文件体系。
（11）进行磁盘配额quota的转化。
（12）从头以读取形式载入体系磁盘。
（13）发动quota功用。
（14）发动体系随机数设备（发生随机数功用）。
（15）清楚发动进程中的临时文件。
（16）将发动信息加载到”/var/log/dmesg”文件中。
当/etc/rc.d/rc.sysinit履行完后，体系就能够顺畅作业了，仅仅还需求发动体系所需求的各种服务，这样主机才能够供给相关的网络和主机功用，因而便会履行下面的脚本。
2)、履行/etc/rc.d/rc脚本。该文件界说了服务发动的次序是先K后S，而详细的每个运转等级的服务状况是放在/etc/rc.d/rc*.d（*=0~6）目录下，一切的文件均是指向/etc/init.d下相应文件的符号链接。rc.sysinit经过剖析/etc/inittab文件来确认体系的发动等级，然后才去履行/etc/rc.d/rc*.d下的文件。
/etc/init.d-> /etc/rc.d/init.d
/etc/rc ->/etc/rc.d/rc
/etc/rc*.d ->/etc/rc.d/rc*.d
/etc/rc.local-> /etc/rc.d/rc.local
/etc/rc.sysinit-> /etc/rc.d/rc.sysinit
也便是说，/etc目录下的init.d、rc、rc*.d、rc.local和rc.sysinit均是指向/etc/rc.d目录下相应文件和文件夹的符号链接。咱们以发动等级3为例来扼要阐明一下。
/etc/rc.d/rc3.d目录，该目录下的内容全部都是以 S 或 K 最初的链接文件，都链接到”/etc/rc.d/init.d”目录下的各种shell脚本。S表明的是发动时需求start的服务内容，K表明关机时需求封闭的服务内容。/etc/rc.d/rc*.d中的体系服务会在体系后台发动，假如要对某个运转等级中的服务进行更详细的定制，经过chkconfig指令来操作，或许经过setup、ntsys、system-config-services来进行定制。假如咱们需求自己添加发动的内容，能够在init.d目录中添加相关的shell脚本，然后在rc*.d目录中树立链接文件指向该shell脚本。这些shell脚本的发动或结束次序是由S或K字母后边的数字决议，数字越小的脚本越先履行。例如，/etc/rc.d/rc3.d /S01sysstat就比/etc/rc.d/rc3.d /S99local先履行。
3)、履行用户自界说引导程序/etc/rc.d/rc.local。其实当履行/etc/rc.d/rc3.d/S99local时，它便是在履行/etc/rc.d/rc.local。S99local是指向rc.local的符号链接。便是一般来说，自界说的程序不需求履行上面所说的繁琐的树立shell添加链接文件的进程，只需求将指令放在rc.local里边就能够了，这个shell脚本便是保存给用户自界说发动内容的。
4)、完结了体系一切的发动使命后，linux会发动终端或X-Window来等候用户登录。tty1,tty2,tty3…这表明在运转等级1，2，3，4的时分，都会履行”/sbin/mingetty”，并且履行了6个，所以linux会有6个纯文本终端，mingetty便是发动终端的指令。
除了这6个之外还会履行”/etc/X11/prefdm-nodaemon”这个首要发动X-Window
至此，体系就发动结束了。以上剖析不到的当地还请各位大虾不吝指正。
关于Linux的其他剖析内容下次再持续写。
最终附上一张十分完好的体系发动流程图，合适各个水平阶段的读者。
