内核的功能：
进程管理： task_struct，scheduler
内存管理
I/O管理：中断及中断处理
文件系统： ext3，ext4，reiserfs，xfs
驱动程序：
安全相关： SELinux
通用软件，平台类的软件
内核设计流派：
单内核：单一体系结构
Linux
模块化设计：核心+外围功能性模块组成
.ko：kernel object
内核支持动态装卸载模块
微内核：内核子系统
Windows
Solaris
fork()：
init： 负责管理用户空间的进程
init： PID 1
/sbin/init： 可执行文件
Linux系统的初始化流程：
POST： ROM+RAM
BIOS：Boot Sequence
MBR：
446： bootloader
64：分区表
2：5A
kernel文件：基本磁盘分区
/sbin/init
/lib/modules/
initrd：
rd： ram disk
/sbin/init:
/etc/inittab
/etc/rc.d/rc.sysinit脚本
init：
CentOS 5： SysV格式的系统初始化程序
串行化：100
A-- > B --> C
A （）
CentOS 6： Upstart
dbus
A
B
C
SystemD：参考OS X中并行初始化的过程
运行级别：
0-6： 7个级别
0：关机
1：单用户模式，直接以root用户登录
2：多用户模式，不支持NFS文件系统
3：完全多用户模式，文本模式
4：预留级别
5：完全多用户模式，图形模式
6：重启
/sbin/init的配置文件：
每行定义一种操作：
id：操作的ID
runlevels：在哪些级别下执行此操作
action：动作
initdefault：设置默认运行级别，无需定义操作
sysinit：指定系统初始化脚本
si：：sysinit：/etc/rc.d/rc.sysinit
wait：等待系统切换至此级别时运行一次：
ctrlaltdel：定义组合键别按下时要运行的命令：
respawn：当指定的操作进程被关闭时立即再启动一次：
process：操作
/etc/inittab定义的操作：
设定默认运行级别
指定系统运行的初始化脚本
启动指定级别下要启动的服务，并关闭需要停止的服务
定义CtrlAltDel组合的动作
初始化字符终端
启动图形终端
系统初始化脚本/etc/rc.d/rc.sysinit
设置主机名
激活SELinux和Udev
打印文本欢迎信息
激活swap
挂载/etc/fstab定义的本地文件系统
检测根文件系统并对其以读写方式重新挂载
设置系统时钟
装载键盘映射
根据/etc/sysctl.conf设置内核参数
激活RAID和LVM设备
清理操作
MBR：
bootloader：程序
LILO：LInux LOader
不能引导位于1024 Cylinder以后的分区中的OS：
GRUB： Grand Unified BootLoader
1st stage： 位于MBR中，为了引导2nd stage
1.5 stage： 位于boot基本磁盘分区中，为识别内核文件所在的文件系统提供
文件系统识别扩展
2nd stage：位于boot基本磁盘分区中，GRUB的引导程序
boot分区大小：
CentOS5：100M
CentOS6： 200M
/boot/grub/
stage2： 配置文件
grub.conf
Grub的功能：
1、选择要启动的内核或系统：
能隐藏选择界面
2、交互式接口
e：编辑模式
3、 基于密码保护
启用内核映像：
定义在相应的title下
传递参数（进入编辑模式）
定义在全局
grub接口：
title：操作系统或内核的标题
root：设定内核文件所在的分区为grub的根
kernel：定义要使用的内核文件，后面可附加传递给内核的启动参数
initrd：指定为内核提供额外驱动等功能的ram disk或ram fs文件
init的级别1的表示方式：
1，s，single，S
单用户模式几乎不会启动任何服务，且不需要用户登录：但是会执行
/etc/rc.d/rc.sysinit脚本：
如是连/etc/rc.d/rc.sysinit文件也不加载，则传递 emergency
运行级别的切换：init
init [0-6]
查看运行级别：
runlevel
who -r
grub.conf配置文件语法：
default=#：指定默认启动的内核或OS：
timeout=#：等待用户选择要启动的内核或OS的时长，单位为秒
splashimage=/path/to/splashimage_file：指定使用的背景图片
hiddenmenu：隐藏菜单
title
root （hd0,0）
（Device,Part）
Device表示方式：在grub中，统统以hd开头，并紧跟一个数字做
各磁盘设备的标记，从0开始编号
Part表示方式：代表分区，从0开始编号
kernel
指定内核文件及传递给内核的参数
参数： ro root=/path/to/DEVICE quiet
initrd
文件： 通常为cpio归档，并使用gzip压缩：通常以.img作为文件名后缀：
grub的安装：
第一种方式
grub > root (hd#，#）
grub > setup （hd#）
grub > quit
第二种方式：
# chroot /mnt/sysimage
# grub-install --root-directory=/ /dev/sda
启动流程： POST --> BIOS(boot sequence) -->GRUB（bootloader （stage1：mbr；stage2：grub目录中））-->kernel（initrd）-->SHELL
HOST：宿主机
Target：目标机
基于HOST制作一个简单的可启动的Linux：
1、给目标磁盘分区
两个：
宿主机上： /dev/sdb1，/dev/sdb2
/dev/sdb1 挂载至 /mnt/boot
/dev/sdb2 挂载至 /mnt/sysroot
2、安装grub至目标磁盘
# grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
3、复制内核和initrd文件
# cp /boot/vmlinuz-VERSION /mnt/boot/vmlinuz
# cp /boot/initramfs-VERSION.img /mnt/boot/initramfs.img
4、创建目标主机的根文件系统
mkdir -pv /mnt/sysroot/{etc/rc.d,usr,var,proc,sys,dev,lib,lib64,bin,sbin,boot,srv,mnt,media,home,root）
接着去移植bash等至目标主机的根文件系统：
5、为grub提供配置文件
# vim /mnt/boot/grub/grub.conf
default=0
timeout=5
title MageEdu Little Linux
root（hd0,0）
kernel /vmlinuz ro root=/dev/sda2 quiet selinux=0 init=/bin/bash
initrd /initramfs.img
Linux的内核：单内核，支持动态装载和卸载
模块： /lib/modules/KERNEL_VERSION/
查看PCI命令：
#lspci
列出内核加载的所有模块
#lsmod
查看某一模块的详细信息
# modinfo MOD_NAME
动态卸载某模块：
#modprobe -r MOD_NAME
#rmmod MOD_NAME
动态装载某模块：
#modprobe MOD_NAME
#insmod /path/to/module_name
/sbin/init
/etc/inittab， /etc/rc.d/rc.sysinit
启动对应级别的需要启动的服务，停止需要关闭的服务：
/etc/rc.d/rcN.d/
S##
K##
符号链接： /etc/init.d/
##：表示优先级（0-99），数字越小，优先级越高：
# chkconfig
--add SERVICE_NAME
chkconfig SERVICE_NAME {on|off}
chkconfig --level LEVEL SERVICE_NAME {on|off}
chkconfig --del SERVICE_NAME
Linux 启动图解：
启动流程： POST --> BIOS(boot sequence) -->GRUB（bootloader （stage1：mbr；stage2：grub目录中））-->kernel（initrd）-->SHELL
当用户打开PC 的电源，BIOS开机自检，按BIOS中设置的启动设备(通常是硬盘)启动，接着启动设备上安
装的引导程序lilo或grub开始引导Linux， Linux首先进行内核的引导，接下来执行init程序，init程序
调用了rc.sysinit和rc等程序，rc.sysinit和rc当完成系统初始化和运行服务的任务后，返回init；init启动了mingetty后，打开了终端供用户登录系统，用户登录成功后进入了Shell，这样就完成了从开机到登录的整个启动过程。
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BIOS自检
稍有计算机基础的人都应该听过BIOS(Basic Input / Output System)，又称基本输入输出系统，可以视为是一个永久地记录在ROM中的一个软件，是操作系统输入输出管理系统的一部分。早期的BIOS芯片确实是"只读"的，里面的内容是用一种烧录器写入的，一旦写入就不能更改，除非更换芯片。现在的主机板都使用一种叫Flash EPROM的芯片来存储系统BIOS，里面的内容可通过使用主板厂商提供的擦写程序擦除后重新写入，这样就给用户升级BIOS提供了极大的方便。
BIOS的功能由两部分组成，分别是POST码和Runtime服务。POST阶段完成后它将从存储器中被清除，而Runtime服务会被一直保留，用于目标操作系统的启动。BIOS两个阶段所做的详细工作如下：
步骤1：上电自检POST(Power-on self test)，主要负责检测系统外围关键设备（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情况，BIOS自检阶段会报错，系统就无法启动起来；
步骤2：步骤1成功后，便会执行一段小程序用来枚举本地设备并对其初始化。这一步主要是根据我们在BIOS中设置的系统启动顺序来搜索用于启动系统的驱动器，如硬盘、光盘、U盘、软盘和网络等。我们以硬盘启动为例，BIOS此时去读取硬盘驱动器的第一个扇区(MBR，512字节)，然后执行里面的代码。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。
至此，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。
PS: 在个人电脑中，Linux的启动是从0xFFFF0地址开始的。
当你打开计算机电源，计算机会首先加载BIOS信息，BIOS信息是如此的重要，以至于计算机必须在最开始就找到它。这是因为BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等。在此之后，计算机心里就有谱了，知道应该去读取哪个硬件设备了。
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系统引导
我们首先来了解一下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）和硬盘有效标志（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起始磁柱
3）、Partition的磁柱数量
通常情况下，诸如lilo、grub这些常见的引导程序都直接安装在MBR中。我们以grub为例来分析这个引导过程。
grub引导也分为两个阶段stage1阶段和stage2阶段(有些较新的grub又定义了stage1.5阶段)。
1)、stage1：stage1是直接被写入到MBR中去的，这样机器一启动检测完硬件后，就将控制权交给了GRUB的代码。也就是上图所看到的前446个字节空间中存放的是stage1的代码。BIOS将stage1载入内存中0x7c00处并跳转执行。stage1（/stage1/start.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。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或者stage1_5的入口。而此时，stage1是没有识别文件系统的能力的。如果感觉脑子有些晕了，那么下面的过程就直接跳过，去看stage2吧！
【外传】定位硬盘的0头0道2扇区的过程：
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。在定位0头0道2扇区时通常有两种寻址方式：LBA和CHS。如果你是刨根问底儿型的爱好者，那么此时去找谷哥打听打听这两种方式的来龙去脉吧。
2)、stage2：严格来说这里还应该再区分个stage1.5的，就一并把stage1.5放在这里一起介绍了，免得大家看得心里乱哄哄的。好的，我们继续说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，它的主要作用就是负责将stage2或stage1.5从硬盘读到内存中。如果是stage2，它将被载入到0x820处；如果是stage1.5，它将被载入到0x2200处。这里的stage2或者stage1_5不是/boot分区/boot/grub目录下的文件，因为这个时候grub还没有能力识别任何文件系统。
? 如果start.S加载stage1.5：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。
? 如果start.S加载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。
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启动内核
当stage2被载入内存执行时，它首先会去解析grub的配置文件/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。而内核会立即初始化系统中各设备并做相关的配置工作，其中包括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形式放在initrd(ramdisk)中。
Linux内核需要适应多种不同的硬件架构，但是将所有的硬件驱动编入内核又是不实际的，而且内核也不可能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基本的硬件驱动，在系统安装过程中会检测系统硬件信息，根据安装信息和系统硬件信息将一部分设备驱动写入 initrd 。这样在以后启动系统时，一部分设备驱动就放在initrd中来加载。这里有必要给大家再多介绍一下initrd这个东东：
initrd 的英文含义是 bootloader initialized RAM disk，就是由 boot loader 初始化的内存盘。在 linu2.6内核启动前，boot loader 会将存储介质中的 initrd 文件加载到内存，内核启动时会在访问真正的根文件系统前先访问该内存中的 initrd 文件系统。在 boot loader 配置了 initrd 的情况下，内核启动被分成了两个阶段，第一阶段先执行 initrd 文件系统中的init，完成加载驱动模块等任务，第二阶段才会执行真正的根文件系统中的 /sbin/init 进程。
另外一个概念：initramfs
initramfs 是在 kernel 2.5中引入的技术，实际上它的含义就是：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系统，当内核启动时，内核将这个 cpio包解开，并且将其中包含的文件系统释放到rootfs中，内核中的一部分初始化代码会放到这个文件系统中，作为用户层进程来执行。这样带来的明显的好处是精简了内核的初始化代码，而且使得内核的初始化过程更容易定制。
疑惑的是：我的内核是2.6.32-431版本，但在我的/boot分区下面却存在的是/boot/initramfs-2.6.32-431.el6.x86_64.img类型的文件，没搞明白，还望高人解惑。我只知道在2.6内核中支持两种格式的initrd，一种是2.4内核的文件系统镜像image-initrd，一种是cpio格式。
grub的stage2将initrd加载到内存里，让后将其中的内容释放到内容中，内核便去执行initrd中的init脚本，这时内核将控制权交给了init文件处理。我们简单浏览一下init脚本的内容，发现它也主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，会创建一个根设备，然后将根文件系统rootfs以只读的方式挂载。这一步结束后，释放未使用的内存，转换到真正的根文件系统上面去，同时运行/sbin/init程序，执行系统的1号进程。此后系统的控制权就全权交给/sbin/init进程了。
l 初始化系统
经过千辛万苦的跋涉，我们终于接近黎明的曙光了。接下来就是最后一步了：初始化系统。/sbin/init进程是系统其他所有进程的父进程，当它接管了系统的控制权先之后，它首先会去读取/etc/inittab文件来执行相应的脚本进行系统初始化，如设置键盘、字体，装载模块，设置网络等。主要包括以下工作：
1)、执行系统初始化脚本(/etc/rc.d/rc.sysinit)，对系统进行基本的配置，以读写方式挂载根文件系统及其它文件系统，到此系统算是基本运行起来了，后面需要进行运行级别的确定及相应服务的启动。rc.sysinit所做的事情(不同的Linux发行版，该文件可能有些差异)如下：
（1）获取网络环境与主机类型。首先会读取网络环境设置文件"/etc/sysconfig/network"，获取主机名称与默认网关等网络环境。
（2）测试与载入内存设备/proc及usb设备/sys。除了/proc外，系统会主动检测是否有usb设备，并主动加载usb驱动，尝试载入usb文件系统。
（3）决定是否启动SELinux。
（4）接口设备的检测与即插即用（pnp）参数的测试。
（5）用户自定义模块的加载。用户可以再"/etc/sysconfig/modules/*.modules"加入自定义的模块，此时会加载到系统中。
（6）加载核心的相关设置。按"/etc/sysctl.conf"这个文件的设置值配置功能。
（7）设置系统时间（clock）。
（8）设置终端的控制台的字形。
（9）设置raid及LVM等硬盘功能。
（10）以方式查看检验磁盘文件系统。
（11）进行磁盘配额quota的转换。
（12）重新以读取模式载入系统磁盘。
（13）启动quota功能。
（14）启动系统随机数设备（产生随机数功能）。
（15）清楚启动过程中的临时文件。
（16）将启动信息加载到"/var/log/dmesg"文件中。
当/etc/rc.d/rc.sysinit执行完后，系统就可以顺利工作了，只是还需要启动系统所需要的各种服务，这样主机才可以提供相关的网络和主机功能，因此便会执行下面的脚本。
2)、执行/etc/rc.d/rc脚本。该文件定义了服务启动的顺序是先K后S，而具体的每个运行级别的服务状态是放在/etc/rc.d/rc*.d（*=0~6）目录下，所有的文件均是指向/etc/init.d下相应文件的符号链接。rc.sysinit通过分析/etc/inittab文件来确定系统的启动级别，然后才去执行/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
也就是说，/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。我们以启动级别3为例来简要说明一下。
/etc/rc.d/rc3.d目录，该目录下的内容全部都是以 S 或 K 开头的链接文件，都链接到"/etc/rc.d/init.d"目录下的各种shell脚本。S表示的是启动时需要start的服务内容，K表示关机时需要关闭的服务内容。/etc/rc.d/rc*.d中的系统服务会在系统后台启动，如果要对某个运行级别中的服务进行更具体的定制，通过chkconfig命令来操作，或者通过setup、ntsys、system-config-services来进行定制。如果我们需要自己增加启动的内容，可以在init.d目录中增加相关的shell脚本，然后在rc*.d目录中建立链接文件指向该shell脚本。这些shell脚本的启动或结束顺序是由S或K字母后面的数字决定，数字越小的脚本越先执行。例如，/etc/rc.d/rc3.d /S01sysstat就比/etc/rc.d/rc3.d /S99local先执行。
3)、执行用户自定义引导程序/etc/rc.d/rc.local。其实当执行/etc/rc.d/rc3.d/S99local时，它就是在执行/etc/rc.d/rc.local。S99local是指向rc.local的符号链接。就是一般来说，自定义的程序不需要执行上面所说的繁琐的建立shell增加链接文件的步骤，只需要将命令放在rc.local里面就可以了，这个shell脚本就是保留给用户自定义启动内容的。
4)、完成了系统所有的启动任务后，linux会启动终端或X-Window来等待用户登录。tty1,tty2,tty3...这表示在运行等级1，2，3，4的时候，都会执行"/sbin/mingetty"，而且执行了6个，所以linux会有6个纯文本终端，mingetty就是启动终端的命令。
除了这6个之外还会执行"/etc/X11/prefdm-nodaemon"这个主要启动X-Window
至此，系统就启动完毕了。以上分析不到的地方还请各位大虾不吝指正。
关于Linux的其他分析内容下次再继续写。
最后附上一张非常完整的系统启动流程图，适合各个水平阶段的读者。
参考文献：
http://blog.csdn.net/miss_acha/article/details/50004717
http://blog.chinaunix.net/uid-26495963-id-3066282.html
http://www.cnblogs.com/zengkefu/p/5559058.html
本文转自服务器运维博客51CTO博客，原文链接http://blog.51cto.com/shamereedwine/1946925如需转载请自行联系原作者
neijiade10000
