Linux操作系统启动流程1-创新互联

第一阶段：
系统上电开机后，主板BIOS（Basic Input / Output System）运行POST（Power on self test）代码，检测系统外围关键设备（如：CPU、内存、显卡、I/O、键盘鼠标等）。硬件配置信息及一些用户配置参数存储在主板的CMOS( Complementary Metal Oxide Semiconductor)上（一般64字节），实际上就是主板上一块可读写的RAM芯片，由主板上的电池供电，系统掉电后，信息不会丢失。
执行POST代码对系统外围关键设备检测通过后，系统启动自举程序， 根据我们在BIOS中设置的启动顺序搜索启动驱动器（比如的硬盘、光驱、网络服务器等）。选择合适的启动器，比如通常情况下的硬盘设备，BIOS会读取硬 盘设备的第一个扇区（MBR，512字节），并执行其中的代码。实际上这里BIOS并不关心启动设备第一个扇区中是什么内容，它只是负责读取该扇区内容、 并执行，BIOS的任务就完成了。此后将系统启动的控制权移交到MBR部分的代码。
注： 在我们的现行系统中，大多关键设备都是连在主板上的。因此主板BIOS提供了一个操作系统（软件）和系统外围关键设备（硬件）最底级别的接口，在这个阶段，检测系统外围关键设备是否“准备好”，以供操作系统使用。

第二阶段：
BIOS通过下面两种方法之一来传递引导记录：
第一，        将控制权传递给initial program loader（IPL），该程序安装在磁盘主引导记录（MBR）中
第二，        将控制权传递给initial program loader（IPL），该程序安装在磁盘分区的启动引导扇区中
无论上面的哪种情况中，IPL都是MBR的一部分并应该存储于一个不大于446字节的磁盘空间中，因为MBR是一个不大于512字节的空间。
因此IPL仅仅是GRUB的第一个部分（stage1），他的作用就是定位和装载GRUB的第二个部分（stage2）；stage2对启动系统起关键作 用，该部分提供了GRUB启动菜单和交互式的GRUB的shell。启动菜单在启动时候通过/boot/grub/grub.conf文件所定义的内容生 成。在启动菜单中选择了kernel之后，GRUB会负责解压和装载kernel image并且将initrd装载到内存中。最后GRUB初始化kernel启动代码。
完成之后后续的引导权被移交给kernel。

假设Boot Loader为grub (grub-0.97)，其引导系统的过程如下：
grub分为stage1 (stage1_5) 和stage2两个阶段。stage1可以看成是initial program loaderI（IPL），而stage2则实现了grub的主要功能，包括对特定文件系统的支持（如ext2，ext3，reiserfs 等），grub自己的shell，以及内部程序（如：kernrl，initrd，root）等。
stage 1：MBR（512 字节，0头0道1扇区），前446字节存放的是 stage1，后面存放硬盘分区表信息，BIOS将stag1载入内存中0x7c00处并跳转执行。stage1（/stage1/stage.S）的任 务非常单纯，仅仅是将硬盘0头0道2扇区读入内存。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 或者stage1_5的入口。
注：此时stage1是没有能力识别文件系统的，其定位硬盘0头0道2扇区过程如下：
BIOS将stage1载入内存0x7c00处并执行，然后调用BIOS INIT13中断，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。定位0头0道2扇区有两种寻址方式：LBA、CHS。
start.S的主要功能是将stage2或stage1_5从硬盘载入内存，如果是stage2，则载入0x820处；如果是 stage1_5，则载入0x2200处。
注：这里的stage2或者stage1_5不是/boot分区/boot/grub目录下的文件，这个时候grub还没有能力识别任何文件系统。分以下两种情况：
（1）假如start.S读取的是stage1_5，它存放在硬盘0头0道3扇区向后的位置，stage1_5作为stage1和stage2中间的桥 梁，stage1_5有识别文件系统的能力，此后grub才有能力去访问/boot分区/boot/grub目录下的 stage2文件，将stage2载入内存并执行。
（2）假如start.S读取的是stage2，同样，这个stage2也不是/boot分区/boot/grub目录下的stage2，这个时候 start.S读取的是存放在/boot分区Boot Sector的stage2。这种情况下就有一个限制：因为start.S通过BIOS中断方式直接对硬盘寻址（而非通过访问具体的文件系统），其寻址范 围有限，限制在8GB以内。因此这种情况需要将/boot分区分在硬盘8GB寻址空间之前。
假如是情形（2），我们将/boot/grub目录下的内容清空，依然能成功启动grub；假如是情形（1），将/boot/grub目录下stage2删除后，则系统启动过程中grub会启动失败。
这个地方经常要进行的操作：
是关于grub常用的几个指令对应的函数：
grub>root (hd0,0)                                                                                                --root指令为grub指定了一个根分区
grub>kernel /xen.gz-2.6.18-37.el5                                                                          --kernel指令将操作系统内核载入内存
grub>module /vmlinuz-2.6.18-37.el5xen ro root=/dev/sda2                                          --module指令加载指定的模块
grub>module /initrd-2.6.18-37.el5xen.img                                                                 --指定initrd文件
grub>boot                                                                                                          --boot 指令调用相应的启动函数启动OS内核

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文章标题：Linux操作系统启动流程1-创新互联
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