Linux系统的开机启动过程是一个复杂但有序的序列,它确保系统从硬件初始化到提供一个完全功能的操作环境。以下是这个过程的详细步骤:
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BIOS/UEFI启动:
- 当计算机加电时,首先执行的是基本输入输出系统(BIOS)或更现代的统一可扩展固件接口(UEFI)。BIOS/UEFI主要负责硬件自检(POST,Power-On Self Test),检测和初始化系统中的硬件组件,并根据用户设置(如启动设备顺序)找到合适的启动设备。
- 对于UEFI,还会加载EFI系统分区上的EFI应用程序,这通常是引导加载程序的一部分。
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引导程序加载:
- 一旦BIOS/UEFI完成其任务,它会加载引导加载程序(Bootloader),最常用的引导加载程序是GRUB(Grand Unified Bootloader),但也可能是LILO, systemd-boot等。
- 引导加载程序提供了用户选择操作系统的界面(如果安装了多个系统),并加载用户选定的内核及初始RAM磁盘(initrd),后者包含启动过程中所需的驱动程序和模块,用于挂载根文件系统前所需的硬件支持。
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内核初始化:
- Linux内核(通常以vmlinuz文件形式存在)被加载到内存中并开始执行。内核初始化包括检测和设置硬件,加载必要的驱动程序(或从initrd中解压),以及设置内存管理、进程管理和文件系统等核心子系统。
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初始化系统与运行级别:
- 在较旧的系统中,使用SysV init作为初始化系统,它会根据/etc/inittab文件定义的默认运行级别执行一系列初始化脚本。而在现代系统中,大多采用systemd作为初始化系统,它管理服务的启动顺序,并根据.target(相当于旧系统的运行级别)来决定启动哪些服务。
- systemd会启动基础系统服务,如udev(管理设备节点)、systemd-logind(管理用户会话)、systemd-journald(日志系统)等。
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系统初始化脚本和服务启动:
- 无论是SysV init还是systemd,接下来都会按预定的顺序启动系统服务和守护进程。这些服务包括网络管理、SSH访问、数据库服务器、Web服务器等,具体取决于系统配置和需求。
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登录管理:
- 启动图形界面系统时,显示管理器(如GDM、LightDM或SDDM)将启动,等待用户登录。用户通过图形界面输入用户名和密码,或者在文本模式下通过getty和login程序登录。
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用户会话启动:
- 成功登录后,用户的shell(bash、zsh等)启动,加载个人环境变量、启动文件(如~/.bashrc)和启动应用程序。用户可以在命令行界面或图形桌面环境中开始工作。
综上所述,整个启动过程涉及大量的硬件交互、软件初始化和配置读取,且随着技术的进步,具体的实现细节(如systemd替代SysV init)一直在演变。此外,系统管理员可以通过修改配置文件来调整启动服务的顺序和状态,以优化启动时间和系统性能。
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