The boot process linux

The Linux Booting Process — 6 Steps Described in Detail

An operating system (OS) is the low-level software that manages resources, controls peripherals, and provides basic services to other software. In Linux, there are 6 distinct stages in the typical booting process.

1. BIOS

BIOS stands for Basic Input/Output System. In simple terms, the BIOS loads and executes the Master Boot Record (MBR) boot loader.

When you first turn on your computer, the BIOS first performs some integrity checks of the HDD or SSD.

Then, the BIOS searches for, loads, and executes the boot loader program, which can be found in the Master Boot Record (MBR). The MBR is sometimes on a USB stick or CD-ROM such as with a live installation of Linux.

Once the boot loader program is detected, it’s then loaded into memory and the BIOS gives control of the system to it.

2. MBR

MBR stands for Master Boot Record, and is responsible for loading and executing the GRUB boot loader.

The MBR is located in the 1st sector of the bootable disk, which is typically /dev/hda , or /dev/sda , depending on your hardware. The MBR also contains information about GRUB, or LILO in very old systems.

3. GRUB

Sometimes called GNU GRUB, which is short for GNU GRand Unified Bootloader, is the typical boot loader for most modern Linux systems.

The GRUB splash screen is often the first thing you see when you boot your computer. It has a simple menu where you can select some options. If you have multiple kernel images installed, you can use your keyboard to select the one you want your system to boot with. By default, the latest kernel image is selected.

The splash screen will wait a few seconds for you to select and option. If you don’t, it will load the default kernel image.

In many systems you can find the GRUB configuration file at /boot/grub/grub.conf or /etc/grub.conf . Here’s an example of a simple grub.conf file:

#boot=/dev/sda default=0 timeout=5 splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz hiddenmenu title CentOS (2.6.18-194.el5PAE) root (hd0,0) kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/ initrd /boot/initrd-2.6.18-194.el5PAE.img

4. Kernel

The kernel is often referred to as the core of any operating system, Linux included. It has complete control over everything in your system.

In this stage of the boot process, the kernel that was selected by GRUB first mounts the root file system that’s specified in the grub.conf file. Then it executes the /sbin/init program, which is always the first program to be executed. You can confirm this with its process id (PID), which should always be 1.

The kernel then establishes a temporary root file system using Initial RAM Disk (initrd) until the real file system is mounted.

5. Init

At this point, your system executes runlevel programs. At one point it would look for an init file, usually found at /etc/inittab to decide the Linux run level.

Modern Linux systems use systemd to choose a run level instead. According to TecMint, these are the available run levels:

Run level 0 is matched by poweroff.target (and runlevel0.target is a symbolic link to poweroff.target).

Run level 1 is matched by rescue.target (and runlevel1.target is a symbolic link to rescue.target).

Run level 3 is emulated by multi-user.target (and runlevel3.target is a symbolic link to multi-user.target).

Run level 5 is emulated by graphical.target (and runlevel5.target is a symbolic link to graphical.target).

Run level 6 is emulated by reboot.target (and runlevel6.target is a symbolic link to reboot.target).

Emergency is matched by emergency.target.

systemd will then begin executing runlevel programs.

6. Runlevel programs

Depending on which Linux distribution you have installed, you may be able to see different services getting started. For example, you might catch starting sendmail …. OK .

These are known as runlevel programs, and are executed from different directories depending on your run level. Each of the 6 runlevels described above has its own directory:

• Run level 0 – /etc/rc0.d/
• Run level 1 – /etc/rc1.d/
• Run level 2 – /etc/rc2.d/
• Run level 3 – /etc/rc3.d/
• Run level 4 – /etc/rc4.d/
• Run level 5 – /etc/rc5.d/
• Run level 6 – /etc/rc6.d/

Note that the exact location of these directories varies from distribution to distribution.

If you look in the different run level directories, you’ll find programs that start with either an «S» or «K» for startup and kill, respectively. Startup programs are executed during system startup, and kill programs during shutdown.

That’s everything you need to know about the Linux booting process. Now go out there and make Tux proud.

Источник

6 шагов загрузки Linux на пальцах

Нажмите кнопку включения питания на вашем системнике, и спустя несколько секунд вы увидите окно входа в систему.

Посмею предположить, что каждого интересовало хоть когда-либо то, что происходит за занавесом заставок и загрузочных экранов с момента включения питания компьютера к моменту, когда предлагается войти в систему.

Я предлагаю вам познакомиться со следующими уровнями типичной загрузки Linux:

1. BIOS

• BIOS отвечает за базовый ввод/вывод данных с устройств/на устройства.
• Делает некоторые проверки целостности устройств. К тому же, за тестирование работоспособности электроники отвечает POST (Power-on self-test, он же «тест на адекватность себя самого», выполняющийся как этап пре-загрузки), который управляется BIOS
• Ищет, загружает и выполняет программу-загрузчик ОС
• Берет загрузчик из флопика, сидюка или жесткого диска. Во время загрузки BIOS’а вы можете нажать на кнопку (обычно это F12 или F2 или Del, зависит от платформы), если вам требуется внести некоторые изменения касательно настройки железа.
• Как только загрузчик был обнаружен и загружен в память, BIOS передает управление ему.
• Короче говоря, BIOS загружает и выполняет загрузочную запись (MBR).

2. MBR

• MBR — это главная загрузочная запись, хранящаяся на жестком диске
• Она размещена в 1-м секторе загрузочного диска, например /dev/hda или /dev/sda
• MBR занимает меньше, чем 512 байтов. Она состоит из трех компонентов: 1) главная загрузочная информация, «живущая» в первых 446 байтах; 2) информация о таблице разделов — в следующих 64 байтах; 3) и последние 2 байта нужны для проверки корректности mbr.
• Она содержит информацию о GRUB’е (или LILO).
• Простыми словами — MBR загружает и выполняет загрузчик GRUB.

3. GRUB

• GRUB — Grand Unified Bootloader.
• Если в вашей системе установлено более, чем одно ядро, у вас есть возможность выбирать, которое из них должен выполняться
• GRUB отображает красивую анимацию plymouth заставку, и, подождав несколько секунд интерактивного воздействия пользователя, если он не нажал ни одной клавиши, он загружает ядро, установленное по умолчанию в файле конфигурации grub.
• GRUB понимает, что такое файловая система (древние загрузчики Linux’а, например, LILO этого не понимают).
• Конфигурационный файл Grub обычно лежит по пути /boot/grub/grub.conf (так же /etc/grub.conf может быть символьной ссылкой на него). Вот пример файла конфигурации для CentOS:

#boot=/dev/sda
default=0
timeout=5
splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS (2.6.18-194.el5PAE)
root (hd0,0)
kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/
initrd /boot/initrd-2.6.18-194.el5PAE.img

4. Ядро или Kernel

• Ядро монтирует файловую систему в соответствии с настройкой «root=» в фале grub.conf
• Выполняет программу /sbin/init
• Поскольку init — это первый процесс, запущенный ядром Linux, поэтому она имеет идентификатор процесса (PID) №1. Можете выполнить «ps -ef | grep init» и убедиться в этом.
• initrd — это Initial RAM Disk, он же временный диск в оперативной памяти
• initrd используется самим ядром в качестве временной корневой файловой системы, пока kernel не загрузится в реальную примонтированную файловую систему. Этот временный диск также содержит необходимые для загрузки драйверы, позволяющие получить доступ к разделам дисков и другому оборудованию

5. Init

• Смотрит в файл /etc/inittab для того, чтобы определить уровень выполнения (run level).
• Есть следующие уровни выполнения:
  • 0 – прервать выполнение
  • 1 – Однопользовательский режим, так называемый «Single user mode», или иными словами, консоль восстановления
  • 2 – Многопользовательский режим без поддержки NFS
  • 3 – Полноценный многопользовательский режим
  • 4 – не используется
  • 5 – X11
  • 6 – перезагрузка

  6. Уровень выполнения программ (Runlevel)

  • Когда Линукс выполняет свою загрузку, вы можете наблюдать загрузку различных служб. К примеру, это могут быть сообщения типа «starting Postfix … OK» (запускается Postfix). Эти службы — и называются программами уровня выполнения, выполняемые из директории, которая соответствует нужному уровню выполнения.
  • Исходя из настроек по умолчанию, система будет выполнять файлы в соответствии с нижеприведенными директориями.
    • Выполнение уровня 0 – /etc/rc.d/rc0.d/
    • Выполнение уровня 1 – /etc/rc.d/rc1.d/
    • Выполнение уровня 2 – /etc/rc.d/rc2.d/
    • Выполнение уровня 3 – /etc/rc.d/rc3.d/
    • Выполнение уровня 4 – /etc/rc.d/rc4.d/
    • Выполнение уровня 5 – /etc/rc.d/rc5.d/
    • Выполнение уровня 6 – /etc/rc.d/rc6.d/

    Вот и все. Возможно, некоторым из вас это не ново и особого интереса не было при чтении статью, поскольку она более ориентирована на начально-средний уровень знакомства з Линуксом.
    В таком случае могу лишь сказать, что «повторение — мать учения» (с).

    Дополнения, исправления, уточнения

    • artemlight:: «Ну скажем прямо — так грузятся далеко не все дистры». С ним согласилось большинство, отмечая и bsd-style init, u-boot, и хоть initrd в статье пропущен, стоить заметить, что он нужен ядру не во всех дистрибутивах. Также отмечено, что в slackware поддержка rc.d осуществляется только в качестве совместимости, а встраиваемые системы грузятся иначе. На декстопах иногда бывает EFI, а кроме того Linux популярен в мире embedded и там ещё куча разных платформ. Линукс в телефоне вообще иначе грузится.
    • soomrack, ссылая на википедию: Еще хочется сделать замечание по поводу MBR, первого сектора и пр. Все несколько усложнилось за последние годы. Сейчас уместней говорить о EFI.

    Источник