Linux启动流程全梳理|思维导图|流程图

C语言与CPP编程 2024-08-28 09:01

转自:网络

Linux启动流程总的来说可以分成三个阶段



Linux启动流程图


第一步:上电

Ø在 x86 系统中,将 1M 空间最上面的 0xF0000 到 0xFFFFF 这 64K 映射给 ROM。

Ø当电脑刚加电的时候,会做一些重置的工作,将 CS 设置为 0xFFFF,将 IP 设置为 0x0000,所以第一条指令就会指向 0xFFFF0,正是在 ROM 的范围内。

Ø在这里,有一个 JMP 命令会跳到 ROM 中做初始化工作的代码,于是,BIOS 开始进行初始化的工作




第二步:BIOS启动

固件初始化:计算机开机后,UEFI固件会进行初始化,包括硬件初始化、自检和加载UEFI固件驱动程序等。


启动设备选择:UEFI固件会检测并识别可启动的设备,如硬盘、光盘、USB设备等。它会根据预设的启动顺序或用户设置的启动选项,选择一个可启动的设备作为启动介质。


UEFI固件驱动程序加载:UEFI固件会加载设备上的UEFI固件驱动程序,这些驱动程序负责与硬件设备进行交互,以便后续的启动过程能够正常进行。


UEFI应用程序加载:UEFI固件会加载位于启动介质上的UEFI应用程序,如引导加载程序(Bootloader)或操作系统的引导管理器。这些应用程序通常位于EFI系统分区中,以.efi文件格式存在。


引导加载程序执行:加载的引导加载程序会接管控制权,负责加载操作系统内核或其他引导组件。常见的引导加载程序有UEFI Shell、GRUB、rEFInd等。


第三步:Linux启动



Linux启动-引导

Ø我们可以通过BIOS界面选择硬盘启动项进入OS,那BIOS是怎么发现这个硬盘里有OS?

Ø答案就是MBR(Master Boot Record),

ØMBR是放在硬盘的第一个扇区,一共512字节,

Ø可以分成两部分:

Ø主引导记录:安装启动引导程序的地方,446字节,

Ø分区表:记录整个硬盘分区的的状态此外,64字节


Linux启动-引导EBR/VBR

Ø找到MBR后下一步做啥?


Ø(1)如果查找分区表时发现操作系统装在主分区,然后执行已载入的MBR中的boot loader代码,加载该激活主分区的VBR中的boot loader,至此,控制权就交给了VBR的boot loader


Ø(2)如果操作系统不是装在主分区,那么肯定是装在逻辑分区中,所以查找完主分区表后会继续查找扩展分区表,直到找到EBR所在的分区,然后MBR中的boot loader将控制权交给该EBR的boot loader




Linux启动-引导GRUB2介绍

ØGNU GRUB(GRand Unified Bootloader简称“GRUB”)是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。GRUB是多启动规范的实现,它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统,并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核,也可用于向这些内核传递启动参数。


Ø生成配置文件:grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

Ø安装:grub2-install /dev/sda


Linux启动-引导GRUB2加载

ØGrub2 第一个安装的就是 boot.img,BIOS 完成任务后,会将 boot.img 从硬盘加载到内存中的 0x7c00 来运行。boot.img会加载 core.img。如果从硬盘启动的话,这个扇区里面是 diskboot.img,diskboot.img 的任务就是将 core.img 的其他部分加载进来,先是解压缩程序 lzma_decompress.img,再往下是 kernel.img,最后是各个模块 module 对应的映像。这里需要注意,它不是 Linux 的内核,而是 grub 的内核。


Ø随着我们加载的东西越来越大,实模式这 1M 的地址空间实在放不下了,所以在真正的解压缩之前,lzma_decompress.img 做了一个重要的决定,就是调用 real_to_prot,切换到保护模式,这样就能在更大的寻址空间里面,加载更多的东西。




Linux启动-0/1号进程

Øset_task_stack_end_magic(&init_task)。这里面有一个参数 init_task,它的定义是 struct task_struct init_task = INIT_TASK(init_task)。

Ø它是系统创建的第一个进程,我们称为 0 号进程。这是唯一一个没有通过 fork 或者 kernel_thread 产生的进程,是进程列表的第一个。


Ø1.trap_init()中断初始化

Ø2.mm_init()内存初始化

Ø3.sched_init()调度策略初始化

Ø4.vfs_caches_init()基于内存文件系统rootfs初始化

Ø5.start_kernel()->rest_init()其他方面的初始化

Ørest_init 的第一大工作是,用 kernel_thread(kernel_init, NULL, CLONE_FS) 创建第二个进程,这个是 1 号进程。1 号进程对于操作系统来讲,有“划时代”的意义。


Linux启动-ramdisk

Øinit 程序是在文件系统上的,文件系统一定是在一个存储设备上的,例如硬盘。Linux 访问存储设备,要有驱动才能访问。如果存储系统数目很有限,那驱动可以直接放到内核里面,但是文件系统的格式有很多,全都放进内核那内核就太大了。

Ø这该怎么办呢?

Ø我们只好先弄一个基于内存的文件系统。内存访问是不需要驱动的,这个就是 ramdisk。这个时候,ramdisk 是根文件系统。

Ø运行 ramdisk 上的 /init,等它运行完了就已经在用户态了。/init 这个程序会先根据存储系统的类型加载驱动,有了驱动就可以设置真正的根文件系统了。有了真正的根文件系统,ramdisk 上的 /init 会启动文件系统上的 init。


Linux启动-init介绍

Ø前面0/1进程都属于内核线程,ps pid=1的是init进程

Ø if (ramdisk_execute_command) {

Øret = run_init_process(ramdisk_execute_command);

Ø...... }

Ø......

Øif (!try_to_run_init_process("/sbin/init") ||

Ø!try_to_run_init_process("/etc/init") ||

Ø !try_to_run_init_process("/bin/init") ||

Ø!try_to_run_init_process("/bin/sh")) return 0

Ø它会尝试运行 ramdisk 的“/init”,或者普通文件系统上的“/sbin/init”“/etc/init”“/bin/init”“/bin/sh”。不同版本的 Linux 会选择不同的文件启动,但是只要有一个起来了就可以。


ØInit类型:

ØSysV:CentOS 5之前, 配置文件/etc/inittab

ØUpstart:CentOS 6,配置文件/etc/inittab,/etc/init/*.conf

ØSystemd:CnetOS7, 配置文件/usr/lib/system/syste,/etc/systemd/system


Linux启动-运行级别



Linux启动-fstab

Ø任何硬件设备连接后,操作系统使用硬件,即需要挂载。windows只不过是自动“挂载”了,linux需要手动自己搞。在Linux系统下,例如每次挂载/dev/sdb1(例如U盘设备文件)需要手动使用命令mount。当然,每次重启,开启时,硬盘一般也是被自动挂载的,而自动挂载的信息,就记录在/etc/fstab文件中。

Ø 系统每次启动都会读取/etc/fstab中的配置内容,自动挂载该文件中被记录的设备和分区。

Ø 第一列:设备文件或UUID或label(三者的区别看下面)

Ø 第二列:设备的挂载点(空目录)

Ø 第三列:该分区文件系统的格式(可以使用特殊的参数auto,自动识别分区的分区格式)

Ø 第四列:文件系统的参数,设置格式的选项

Ø 第五列:dump备份的设置(0表示不进行dump备份,1代表每天进行dump备份,2代表不定日期的进行dump备份)

Ø 第六列:磁盘检查设置(其实是一个检查顺序,0代表不检查,1代表第一个检查,2后续.一般根目录是1,数字相同则同时检查)


Linux启动-用户登录

一般来说:用户登录方式有三种

1.命令行登录

2.ssh登录

3.图形登录


Linux是多任务多用户的操作系统,它允许多人同时在线工作。但每个人都必须要输入用户名和密码才能验证身份并最终登录。但登陆时是以图形界面的方式给用户使用,还是以纯命令行模式给用户使用呢?这是终端决定的,也就是说在登录前需要先加载终端。


现代Linux上,console终端已经和原始的意义不太一样了,其设备映射在/dev/console上,所有内核输出的信息都输出到console终端,而其他用户程序输出的信息则输出到虚拟终端或伪终端。


总结下:

/dev/console:控制台终端

/dev/ttyN:虚拟终端,ctrl+alt+f[1-6]切换的就是虚拟终端

/dev/ttySN:串行终端

/dev/pts/N:伪终端,ssh等工具连接过去的活着图形终端下开启的命令行终端就是伪终端。


Linux启动-用户切换

Linux预设提供了六个命令窗口终端机让我们来登录。


默认我们登录的就是第一个窗口,也就是tty1,这个六个窗口分别为tty1,tty2 … tty6,你可以按下Ctrl + Alt + F1 ~ F6 来切换它们

Ø

Ø针对我的VM Virtual BOX ctrl+alt + F1是图形终端, ctrl+alt + F2~F6命令行终端


Linux启动流程思维导图

EOF

你好,我是飞宇。日常分享C/C++、计算机学习经验、工作体会,欢迎点击此处查看我以前的学习笔记&经验&分享的资源。

我组建了一些社群一起交流,群里有大牛也有小白,如果你有意可以一起进群交流。

欢迎你添加我的微信,我拉你进技术交流群。此外,我也会经常在微信上分享一些计算机学习经验以及工作体验,还有一些内推机会

加个微信,打开另一扇窗

经常遇到有读者后台私信想要一些编程学习资源,这里分享 1T 的编程电子书、C/C++开发手册、Github上182K+的架构路线图、LeetCode算法刷题笔记等精品学习资料,点击下方公众号会回复"编程"即可免费领取~


感谢你的分享,点赞,在看三  

C语言与CPP编程 C语言/C++开发,C语言/C++基础知识,C语言/C++学习路线,C语言/C++进阶,数据结构;算法;python;计算机基础等
评论
  • 光耦合器,也称为光隔离器,是一种利用光在两个隔离电路之间传输电信号的组件。在医疗领域,确保患者安全和设备可靠性至关重要。在众多有助于医疗设备安全性和效率的组件中,光耦合器起着至关重要的作用。这些紧凑型设备经常被忽视,但对于隔离高压和防止敏感医疗设备中的电气危害却是必不可少的。本文深入探讨了光耦合器的功能、其在医疗应用中的重要性以及其实际使用示例。什么是光耦合器?它通常由以下部分组成:LED(发光二极管):将电信号转换为光。光电探测器(例如光电晶体管):检测光并将其转换回电信号。这种布置确保输入和
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:27 180浏览
  • 随着市场需求不断的变化,各行各业对CPU的要求越来越高,特别是近几年流行的 AIOT,为了有更好的用户体验,CPU的算力就要求更高了。今天为大家推荐由米尔基于瑞芯微RK3576处理器推出的MYC-LR3576核心板及开发板。关于RK3576处理器国产CPU,是这些年的骄傲,华为手机全国产化,国人一片呼声,再也不用卡脖子了。RK3576处理器,就是一款由国产是厂商瑞芯微,今年第二季推出的全新通用型的高性能SOC芯片,这款CPU到底有多么的高性能,下面看看它的几个特性:8核心6 TOPS超强算力双千
    米尔电子嵌入式 2025-01-03 17:04 55浏览
  • By Toradex 秦海1). 简介嵌入式平台设备基于Yocto Linux 在开发后期量产前期,为了安全以及提高启动速度等考虑,希望将 ARM 处理器平台的 Debug Console 输出关闭,本文就基于 NXP i.MX8MP ARM 处理器平台来演示相关流程。 本文所示例的平台来自于 Toradex Verdin i.MX8MP 嵌入式平台。  2. 准备a). Verdin i.MX8MP ARM核心版配合Dahlia载板并
    hai.qin_651820742 2025-01-07 14:52 45浏览
  • 村田是目前全球量产硅电容的领先企业,其在2016年收购了法国IPDiA头部硅电容器公司,并于2023年6月宣布投资约100亿日元将硅电容产能提升两倍。以下内容主要来自村田官网信息整理,村田高密度硅电容器采用半导体MOS工艺开发,并使用3D结构来大幅增加电极表面,因此在给定的占位面积内增加了静电容量。村田的硅技术以嵌入非结晶基板的单片结构为基础(单层MIM和多层MIM—MIM是指金属 / 绝缘体/ 金属) 村田硅电容采用先进3D拓扑结构在100um内,使开发的有效静电容量面积相当于80个
    知白 2025-01-07 15:02 75浏览
  • 根据Global Info Research项目团队最新调研,预计2030年全球封闭式电机产值达到1425百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为3.4%。 封闭式电机是一种电动机,其外壳设计为密闭结构,通常用于要求较高的防护等级的应用场合。封闭式电机可以有效防止外部灰尘、水分和其他污染物进入内部,从而保护电机的内部组件,延长其使用寿命。 环洋市场咨询机构出版的调研分析报告【全球封闭式电机行业总体规模、主要厂商及IPO上市调研报告,2025-2031】研究全球封闭式电机总体规
    GIRtina 2025-01-06 11:10 104浏览
  •     为控制片内设备并且查询其工作状态,MCU内部总是有一组特殊功能寄存器(SFR,Special Function Register)。    使用Eclipse环境调试MCU程序时,可以利用 Peripheral Registers Viewer来查看SFR。这个小工具是怎样知道某个型号的MCU有怎样的寄存器定义呢?它使用一种描述性的文本文件——SVD文件。这个文件存储在下面红色字体的路径下。    例:南京沁恒  &n
    电子知识打边炉 2025-01-04 20:04 100浏览
  • 本文介绍Linux系统更换开机logo方法教程,通用RK3566、RK3568、RK3588、RK3576等开发板,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。制作图片开机logo图片制作注意事项(1)图片必须为bmp格式;(2)图片大小不能大于4MB;(3)BMP位深最大是32,建议设置为8;(4)图片名称为logo.bmp和logo_kernel.bmp;开机
    Industio_触觉智能 2025-01-06 10:43 87浏览
  • PLC组态方式主要有三种,每种都有其独特的特点和适用场景。下面来简单说说: 1. 硬件组态   定义:硬件组态指的是选择适合的PLC型号、I/O模块、通信模块等硬件组件,并按照实际需求进行连接和配置。    灵活性:这种方式允许用户根据项目需求自由搭配硬件组件,具有较高的灵活性。    成本:可能需要额外的硬件购买成本,适用于对系统性能和扩展性有较高要求的场合。 2. 软件组态   定义:软件组态主要是通过PLC
    丙丁先生 2025-01-06 09:23 85浏览
  • 彼得·德鲁克被誉为“现代管理学之父”,他的管理思想影响了无数企业和管理者。然而,关于他的书籍分类,一种流行的说法令人感到困惑:德鲁克一生写了39本书,其中15本是关于管理的,而其中“专门写工商企业或为企业管理者写的”只有两本——《为成果而管理》和《创新与企业家精神》。这样的表述广为流传,但深入探讨后却发现并不完全准确。让我们一起重新审视这一说法,解析其中的矛盾与根源,进而重新认识德鲁克的管理思想及其著作的真正价值。从《创新与企业家精神》看德鲁克的视角《创新与企业家精神》通常被认为是一本专为企业管
    优思学院 2025-01-06 12:03 119浏览
  • 这篇内容主要讨论三个基本问题,硅电容是什么,为什么要使用硅电容,如何正确使用硅电容?1.  硅电容是什么首先我们需要了解电容是什么?物理学上电容的概念指的是给定电位差下自由电荷的储藏量,记为C,单位是F,指的是容纳电荷的能力,C=εS/d=ε0εrS/4πkd(真空)=Q/U。百度百科上电容器的概念指的是两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质。通过观察电容本身的定义公式中可以看到,在各个变量中比较能够改变的就是εr,S和d,也就是介质的介电常数,金属板有效相对面积以及距离。当前
    知白 2025-01-06 12:04 173浏览
  • 在智能家居领域中,Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Thread与Z-Wave等无线通信协议是构建短距物联局域网的关键手段,它们常在实际应用中交叉运用,以满足智能家居生态系统多样化的功能需求。然而,这些协议之间并未遵循统一的互通标准,缺乏直接的互操作性,在进行组网时需要引入额外的网关作为“翻译桥梁”,极大地增加了系统的复杂性。 同时,Apple HomeKit、SamSung SmartThings、Amazon Alexa、Google Home等主流智能家居平台为了提升市占率与消费者
    华普微HOPERF 2025-01-06 17:23 145浏览
  • 每日可见的315MHz和433MHz遥控模块,你能分清楚吗?众所周知,一套遥控设备主要由发射部分和接收部分组成,发射器可以将控制者的控制按键经过编码,调制到射频信号上面,然后经天线发射出无线信号。而接收器是将天线接收到的无线信号进行解码,从而得到与控制按键相对应的信号,然后再去控制相应的设备工作。当前,常见的遥控设备主要分为红外遥控与无线电遥控两大类,其主要区别为所采用的载波频率及其应用场景不一致。红外遥控设备所采用的射频信号频率一般为38kHz,通常应用在电视、投影仪等设备中;而无线电遥控设备
    华普微HOPERF 2025-01-06 15:29 127浏览
  • 根据环洋市场咨询(Global Info Research)项目团队最新调研,预计2030年全球无人机锂电池产值达到2457百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为9.6%。 无人机锂电池是无人机动力系统中存储并释放能量的部分。无人机使用的动力电池,大多数是锂聚合物电池,相较其他电池,锂聚合物电池具有较高的能量密度,较长寿命,同时也具有良好的放电特性和安全性。 全球无人机锂电池核心厂商有宁德新能源科技、欣旺达、鹏辉能源、深圳格瑞普和EaglePicher等,前五大厂商占有全球
    GIRtina 2025-01-07 11:02 68浏览
  • 自动化已成为现代制造业的基石,而驱动隔离器作为关键组件,在提升效率、精度和可靠性方面起到了不可或缺的作用。随着工业技术不断革新,驱动隔离器正助力自动化生产设备适应新兴趋势,并推动行业未来的发展。本文将探讨自动化的核心趋势及驱动隔离器在其中的重要角色。自动化领域的新兴趋势智能工厂的崛起智能工厂已成为自动化生产的新标杆。通过结合物联网(IoT)、人工智能(AI)和机器学习(ML),智能工厂实现了实时监控和动态决策。驱动隔离器在其中至关重要,它确保了传感器、执行器和控制单元之间的信号完整性,同时提供高
    腾恩科技-彭工 2025-01-03 16:28 170浏览
  • 大模型的赋能是指利用大型机器学习模型(如深度学习模型)来增强或改进各种应用和服务。这种技术在许多领域都显示出了巨大的潜力,包括但不限于以下几个方面: 1. 企业服务:大模型可以用于构建智能客服系统、知识库问答系统等,提升企业的服务质量和运营效率。 2. 教育服务:在教育领域,大模型被应用于个性化学习、智能辅导、作业批改等,帮助教师减轻工作负担,提高教学质量。 3. 工业智能化:大模型有助于解决工业领域的复杂性和不确定性问题,尽管在认知能力方面尚未完全具备专家级的复杂决策能力。 4. 消费
    丙丁先生 2025-01-07 09:25 80浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦