第六十一讲——linux的详细启动流程

为了更深层次的理解，再次对linux启动流程进行了解。<o:p></o:p>
当我们在按下开机键的时候，机器会进行自我检测，POST加电自检，自检的程序是出厂的时候就设置好了，在加电自检的时候会将固化在ROM中的程序（指令）映射到物理内存当中，此时CPU就能够读取到RAM中的指令，进行硬件自检的流程，各个硬件，包括CPU、散热风扇是否正常，如果自检通过，则会根据BIOS中定义的设备启动顺序（boot sequence），去找操作系统所在的位置，如果没有启动顺序，设备就会混乱，所以计算机是按照设定好的顺序自上而下的取寻找启动设备的MBR（硬盘的第一个为512字节的扇区，但是当存储设备的容量大于2T的时候，设备采用的是GPT格式），MBR中有一段占据446byte的引导程序（boot loader），boot loader主要用于通过MBR中的分区表查找活动分区，也就是说boot loader能够找到操作系统所在的分区，并加载分区上的操作系统的内核。<o:p></o:p>
当BIOS中设定的启动顺序中的第一个设备不存在MBR的时候，会从第二个设备上寻找，但是当第一个设备上存在MBR但是MBR已损坏时，是不会继续到第二个设备上寻找MBR，这一点我们必须要搞清楚，也就是说，按照BIOS中设定的顺序，存在MBR扇区的设备即为被认定的启动设备。<o:p></o:p>
boot loader接管硬件后BIOS会退出，装在选定的磁盘分区上的内核，我们需要知道的是，内核一般是压缩存放的，boot loader加载完内核到内存后完成解压缩，而后将控制权转交给内核，这个时候内核取代了硬件的整体控制权，此时boot loader 完成工作退出。<o:p></o:p>
kernel在接管硬件的时候必须要能够识别CPU、内存，我们之前说过，驱动程序能够使硬件更好的工作，因此内核在接管硬件时必须要去尝试探测每一个硬件，看看这个硬件的特性是什么，能不能够被驱动，能不能正常工作。<o:p></o:p>
内核能提供文件系统，所以以前常说文件系统时内核的功能。<o:p></o:p>
     实现进程的管理<o:p></o:p>
     实现内存的管理<o:p></o:p>
     实现网络的管理<o:p></o:p>
     提供安全功能<o:p></o:p>
     提供驱动程序<o:p></o:p>
当内核全面接管硬件以后，会启动init进程（/sbin/init），init是一个可执行的二进制程序，我们需要注意的是，init是用户空间的一个主导程序。因此，所有在用户空间所启用的进程都是由init来管理的，当我们需要和硬件打交道的时候才会切换到内核空间。<o:p></o:p>
POST—>BIOS(boot  sequence)-->MBR(boot  loader)-->init(/sbin/init)<o:p></o:p>
根所在的分区叫rootfs（根文件系统）<o:p></o:p>
在linux中，根是访问其他任何存储设备的入口，当根挂载完毕就要启动操作系统了。<o:p></o:p>
/bin,/sbin是操作系统自身启动就要用到的，不能独立分区。<o:p></o:p>
kernel启动完成后会自动挂载根文件系统，以实现自引用，我们必须要告诉内核，根在上面位置，我们可以向内核传递一个参数，告诉内核，根在哪一个设备上。这一切的前提是内核能够驱动分区，否则是不能够访问rootfs的，这也就意味着内核必须能够探测到硬件分区，并能够访问这个分区。<o:p></o:p>
如果我们将驱动程序做进内核，内核的体积会变得相当庞大，启动内核时所消耗的资源也就会越多，因此，这些驱动很显然是不能直接做进内核中的，他们是内核的功能，但不应该全部都放进内核。<o:p></o:p>
在linux上，内核是由独特的结构的，从内核的设计结构来说，有两种。<o:p></o:p>
一是单内核：将文件系统、进程管理等做进内核，由一个内核来管理，也就是说，内核靠一个进程来完成所有的功能。<o:p></o:p>
二是微内核：内核很小，只有一个核心，将各种外围的功能做成它的子系统，当需要用到这个功能的时候就调用子系统，将子系统装载进内核。<o:p></o:p>
对于但内核来说，任何一个功能出现问题则会殃及池鱼，因为它们是一体的，但是它的逻辑是相对简单的。<o:p></o:p>
对于微内核来说，模块损坏不会引起全局的动荡，但是微内核因为分为多个模块，因此多模块之间的协调是很复杂的。<o:p></o:p>
在实际的运用上，微内核实现的难度对冲了它所具有的的优势，linux属于单内核，对线程的支持并不是特别的好，线程（LWP：轻量级进程）<o:p></o:p>
Windows、solaris属于微内核，从根本上来说，微内核的设计才是真正意义上支持多线程。

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