「学习笔记——Linux」Linux开机流程，模块管理与Loader

Linux开机流程，模块管理与LoaderTable of Contents1 Linux开机流程1.1 总体流程1.2 详细过程2 内核与内核模块3 Boot Loader: Grub

加载BIOS的硬件信息并进行自我检测，取得设定的第一个开机设备读取并执行第一个开机设备内的MBR的Boot Loader根据Boot Loader的设定加载内核(Kernel)，内核会开始检测硬件，加载驱动程序硬件驱动成功后，内核会调用init程序，init程序取得run level信息init 执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 文件来准备软件的作业环境（如网络，时区等)init 执行 run level 的各个服务的启动（通过shell script的方式)init 执行终端仿真程序启动login程序，等待用户登录BIOS,Boot Loader与内核载入 开机后系统首先加载BIOS(Basic Input Output System),并通过BIOS程序加载CMOS信息，由CMOS取得 主机的各项硬件配置，如CPU与各个设备沟通频率，开机装置搜索顺序，硬盘大小与类型等。BIOS会指定 开机装置，好从中读取操作系统内核，由于各个操作系统文件系统格式不同，因此需要一个开机管理程序 处理内核加载，这个开机管理程序就是Boot Loader。这个Boot Loader位于开机装置的第一个扇区内， 即MBR(Master Boot Record,主引导记录)。Boot Loader作用 每个文件系统都会保留一块启动扇区（Boot sector）给操作系统，用于安装Boot Loader，通常操作系统 都会安装一份Boot Loader到其根目录所在文件系统的Boot sector下。Linux安装时可以选择是否将Boot Loader安装到MBR上，如果安装了，那么MBR和Boot sector上都会保留一份Boot Loader。Windows安装时 没有选择，会在MBR和Boot sector上都会安装Boot Loader。系统只有一个MBR,所以安装多系统时，可能会 被覆盖。

Boot Loader的作用在于

提供菜单选择要载入的操作系统载入内核,直接启动操作系统转交其它Boot Loader

Windows的Boot Loader没有转交其它Boot Loader的能力，不能启动Linux所以安装Windows/Linux双系统 时要先安装Windows, 再安装Linux，这样可以用Linux的Boot Loader覆盖Windows的Boot Loader。

注：鸟哥在写此文章时Windows无此能力，现在的Windows 7已经可以了,我安装的双系统就是MBR上装有Windows 的Boot Loader,提供两个菜单，一个是启动Windows,另一个是转交Linux的Boot Loader,选入Linux后，就会进入 Linux的Boot Loader,这时会进入Grub，再次提供选择菜单。

加载内核 由Boot Loader开始读取内核后，Linux会将内核解压到内存中，此后内核会检测硬件信息，从BIOS手中接过系统 管理的功能。内核文件在/boot/linuz-xxx/下。另外，Linux内核是可以动态加载内核模块的，这些模块位于 /lib/modules/下。 SATA磁盘的驱动程序就是放在/lib/modules/下，这就有个两难问题，Linux要加载SATA的驱动才能识别磁盘，而要 加载SATA的驱动必须到/lib/modules下才行，可是此时还没有识别磁盘，如何进入/lib/modules呢？Linux使用虚拟 文件系统解决这个问题。虚拟文件系统使用文件/boot/initrd,它可以被Boot Loader加载到内存中，并且仿真一个 根目录，这个仿真的文件系统提供一个程序加载必要的驱动,如USB,SATA,RAID,LVM等。此后内核就会释放虚拟文件 系统，挂载真正的根目录。第一个程序init 内核加载完成后，就会执行第一个程序/sbin/init。由命令ps aux | grep init,可以知道其PID为1。 init的配置文件位于/etc/inittab。 注：Ubuntu中启动由upstart控制，自9.10后不再使用/etc/event.d目录的配置文件，改为/etc/init。 关于Ubuntu的启动，参见：http://wiki.ubuntu.org.cn/%E5%90%AF%E5%8A%A8。 Linux启动过程，有一个非常重要的概念：runlevel。Linux由runlevel决定启动过程使用的不同服务。 下面即是Ubuntu中各个runlevel的含义。

0        系统停机状态1        单用户或系统维护状态2~5      多用户状态6        重新启动 

用户自定义开机启动程序 可以将要执行的命令写入/etc/init.d/rc.local文件。另外，有一篇开机过程的文章最近被广泛转载,可以参阅一下：http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/02/booting.html

目前的内核都有“可读取模块化驱动程序”的功能，如果一个新的硬件，操盘系统不支持，可以：

加入此硬件驱动源代码，重新编译内核。将此硬件驱动源代码编译成模块，在开机时加载此模块。

核心模块位于/lib/modules/$(uname -r)/kernel/目录中。 模块之间信赖关系记录在/lib/modules/$(uname -r)/modules.dep。使用depmod命令可以建立此文件。 使用lsmod命令可以列出已经加载的模块。

$ lsmod | headModule                  Size  Used byip6table_filter        12711  0 ip6_tables             18432  1 ip6table_filterebtable_nat            12695  0 ebtables               21508  1 ebtable_natipt_MASQUERADE         12663  3 iptable_nat            13016  1 nf_nat                 24959  2 ipt_MASQUERADE,iptable_natnf_conntrack_ipv4      19084  4 iptable_nat,nf_natnf_defrag_ipv4         12649  1 nf_conntrack_ipv4

使用modinfo可以获取模块的描述信息

$ modinfo ip6_tables filename:       /lib/modules/3.2.0-37-generic-pae/kernel/net/ipv6/netfilter/ip6_tables.kodescription:    IPv6 packet filterauthor:         Netfilter Core Team <coreteam@netfilter.org>license:        GPLsrcversion:     6F5DC4CD82D294A10583CD9depends:        x_tablesintree:         Yvermagic:       3.2.0-37-generic-pae SMP mod_unload modversions 686 

模块加载可以使用modprobe 或者 insmod,前者会分析模块之间信赖关系，推荐用前者 模块移除可以使用modprobe -r 或者 rmmod

Boot Loader 两阶段 由于MBR很小，Boot Loader分两个阶段Boot Loader主程序，放在MBR中，不含配置文件加载配置文件，这些文件位于/boot/下，如grub的相关配置在/boot/grub中，直接与grub有关的是 /boot/grub/grub.cfg