本文介绍Linux的开机过程，文章内容针对从事云计算、后端开发的同学以及热衷Linux的朋友。

总的来说，Linux 系统的启动，要经历BIOS自检 -> 启动 GRUB -> 加载内核 -> 执行第一个进程 -> 配置系统初始环境

进入主题，如下图就是一台服务器图片资料。

服务器内部部件可以定制化，主板的布局结构可能有些不同。

服务器厂商都有自己管理硬件的BIOS系统，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序，它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。早年，BIOS存储于ROM芯片上；现在的BIOS多存储于闪存芯片上，这方便了BIOS的更新。

服务器主板都会安装一个COMS电池，主要用来保存当前系统的硬件配置和操作人员对某些参数的设定，从而确保电脑无论是处于关机状态，还是遇到系统掉电情况，BIOS信息都不会丢失。

BIOS的作用是初始化和测试硬件组件，以及从大容量存储设备（如硬盘）加载引导程序，并由引导程序加载操作系统；当加载操作系统后，BIOS通过系统管理模式为操作系统提供硬件抽象。

1、按下服务器开关，服务器会进入BIOS系统。

服务器加电，加载 BIOS 信息，BIOS 进行系统检测。依照 BIOS 设定，找到第一个可以启动的设备（一般是硬盘）；

BIOS芯片中主要存放：

• 自诊断程序：加电自检（Power On Self Test，简称POST）通过读取CMOSRAM中的内容识别硬件配置，并对其进行自检和初始化；
• CMOS设置程序：引导过程中，用特殊热键启动，进行设置后，存入CMOS RAM中；
• 系统自举装载程序：在自检成功后将磁盘相对0到0扇区上的引导程序装入内存，让其运行以装入DOS系统；
• 主要I/O设备的驱动程序和中断服务：由于BIOS直接和系统硬件资源打交道，因此总是针对某一类型的硬件系统，而各种硬件系统又各有不同，所以存在各种不同种类的BIOS，随着硬件技术的发展，同一种BIOS也先后出现了不同的版本，新版本的BIOS比起老版本来说，功能更强。

2、加点自检通过后

BIOS就试图从引导设备（如硬盘、软盘、光盘）读取硬盘上的第一个扇区并执行来加载引导程序，由引导程序加载操作系统。BIOS也可从网卡等设备引导。

您必须先分区磁盘驱动器，然后才能使用它。MBR（主引导记录）和GPT（GUID分区表）是在驱动器上存储分区信息的两种不同方式。此信息包括分区的开始和开始位置，因此您的操作系统知道哪些扇区属于每个分区以及哪个分区是可引导的。这就是为什么在驱动器上创建分区之前必须选择MBR或GPT的原因。

MBR局限性

对于初学者，MBR仅适用于最大2 TB的磁盘。MBR还最多支持四个主分区-如果需要更多，则必须使一个主分区成为“扩展分区”，并在其中创建逻辑分区。

GPT优势

之所以称为GUID分区表，是因为驱动器上的每个分区都有一个“全局唯一标识符”或GUID（一个随机字符串），以至于地球上的每个GPT分区都可能有自己的唯一标识符。

基于GPT的驱动器可能更大，大小限制取决于操作系统及其文件系统。GPT还允许几乎无限数量的分区。

在MBR磁盘上，分区和引导数据存储在一个位置。如果此数据被覆盖或损坏，则有麻烦。相比之下，GPT在磁盘上存储此数据的多个副本，因此它更加健壮，并且在数据损坏时可以恢复。

GPT还存储循环冗余校验（CRC）值以检查其数据是否完整。如果数据已损坏，GPT可以注意到问题并尝试从磁盘上的另一个位置恢复损坏的数据。MBR无法知道其数据是否已损坏-当引导过程失败或驱动器分区消失时。

相关文章

https://www.howtogeek.com/193669/whats-the-difference-between-gpt-and-mbr-when-partitioning-a-drive/

3、Bootloader引导加载程序

引导加载程序通常位于MBR中，如下图存放在GPT分区结构中的LBA0中，引导装载程序是计算机开机自检完成后装载操作系统或者其他系统软件的计算机程序。硬盘中存放的引导程序种类有GRUB2、EFI和UEFI。

引导程序比较

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%90%AF%E5%8A%A8%E7%AE%A1%E7%90%86%E7%A8%8B%E5%BA%8F%E6%AF%94%E8%BE%83

4、引导程序加载 Kernel 操作系统核心信息， Kernel 开始解压缩，并且尝试驱动所有硬件装置

linux内核文件的区别

1、vmlinux 编译出来的最原始的内核文件，未压缩。
2、zImage 是vmlinux经过gzip压缩后的文件。
3、bzImage bz表示“big zImage”，不是用bzip2压缩的。两者的不同之处在于，zImage解压缩内核到低端内存(第一个640K)，bzImage解压缩内核到高端内存(1M以上)。如果内核比较小，那么采用zImage或bzImage都行，如果比较大应该用bzImage。
4、uImage U-boot专用的映像文件，它是在zImage之前加上一个长度为0x40的tag。
5、vmlinuz 是bzImage/zImage文件的拷贝或指向bzImage/zImage的链接。

一般被用来临时的引导硬件到实际内核vmlinuz能够接管并继续引导的状态。

initrd 是“initial ramdisk”的简写。

initramfs的唯一目的是挂载根文件系统。

5、Kernel 执行 init 程序并取得 run-level 信息和init 执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 档案；

• 内核启动系统的第一个进程，也就是 /sbin/init。
• 由 /sbin/init 进程调用 /etc/init/rcS.conf 配置文件，通过这个配置文件调用 /etc/rc.d/rc.sysinit 配置文件。而 /etc/rc.d/rc.sysinit 配置文件是用来进行系统初始化的，主要用于配置计算机的初始环境。
• 还是通过 /etc/init/rcS.conf 配置文件调用 /etc/inittab 配置文件。通过 /etc/inittab 配置文件来确定系统的默认运行级别。
• 确定默认运行级别后，调用 /etc/init/rc.conf 配置文件。
• 通过 /etc/init/rc.conf 配置文件调用并执行 /etc/rc.d/rc 脚本，并传入运行级别参数。
• /etc/rc.d/rc 确定传入的运行级别，然后运行相应的运行级别目录 /etc/rc[0-6].d/ 中的脚本。
• /etc/rc[0-6].d/ 目录中的脚本依据设定好的优先级依次启动和关闭。
• 最后执行 /etc/rc.d/rc.local 中的程序。

Linux /etc/inittab：设置（修改）系统默认运行级别：

接下来，先介绍 /etc/rc.d/rc.sysinit 配置文件。如果我们使用 Vim 查看 /etc/rc.d/rc.sysinit 配置文件，就会发现这个这个配置文件主要进行了以下几项工作：

• 获得网络环境和主机类型；
• 测试设备：除了挂载内存设备 /proc 之外，还会主动侦测系统上是否具有 usb 设备，如果有，则会主动加载 usb 的驱动程序，并尝试挂载 usb 文件系统；
• 开机启动画面 Plymouth（代替了以往的 RHGB）；
• 判断是否启用 SELinux；
• 显示开机过程中的欢迎画面；
• 初始化硬件；
• 用户自定义模块的加载，用户可以在 /etc/sysconfig/modules/*.modules 加入自订的模块，则此时会被加载到系统当中；
• 配置内核的参数，系统会主动去读取 /etc/sysctl.conf 这个文件的配置参数，使内核的功能成为我们想要的样子。
• 设置主机名。
• 同步存储器。
• 设备映射器及相关的初始化。
• 初始化软件磁盘阵列 (RAID)。
• 初始化 LVM 的文件系统功能。
• 检验磁盘文件系统 (fsck)。
• 设置磁盘配额 (quota)。
• 重新以可读写模式挂载系统磁盘。
• 更新 quota (非必要)。
• 启动系统虚拟随机数生成器。
• 配置机器（非必要）。
• 清除开机过程中的临时文件。
• 创建 ICE 目录。
• 启动交换分区（swap）。
• 将开机信息写入 /var/log/dmesg 文件中。
• 执行 /bin/login 程序，并等待用户登入。
• 登入之后开始以 Shell 控管主机。

在以上过程中，比较值得注意的是自定模块的加载。在 CentOS 中，如果我们想要加载核心模块的话，就可以将整个模块写入到 /etc/sysconfig/modules/*.modules 中。当然，此过程并不是必须的，通常我们的默认模块已经够用，除非对硬件太新，不得不自己加载模块，否则无需刻意添加任何模块。
可以看到，/etc/rc.d/rc.sysinit 配置文件已经将基本的系统配置数据都写好了，我们可以查询 /var/log/dmesg 文件或使用 dmesg 命令查看系统在启动时到底发生了什么。当然，我们也可以通过这个命令来看看 Linux 服务器的硬件信息。

参考文章

http://c.biancheng.net/view/3794.html

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http://cn.linux.vbird.org/linux_basic/0510osloader.php#startup_runlevel