对于Ubuntu 18.04

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让我们从Wikipedia如何描述引导程序开始：

通常，自举通常是指自启动过程，应该在没有外部输入的情况下进行。 在计算机技术中，该术语（通常简称为引导）是指在开机后将基本软件加载到计算机内存中的过程，尤其是操作系统，然后该操作系统将根据需要负责加载其他软件。

> The saying "to pull oneself up by one's bootstraps" was an old phrase referring to an impossible t

 

在linux中，典型的引导过程分为6个不同的阶段。 在这里，我尝试通过一些示例清晰地描述每个阶段。 在下面，您可以看到高级启动过程。

> Typical booting processes

 

引导从BIOS开始。 什么是BIOS？ 它代表"基本输入/输出系统"，它是一个小程序，用于在可启动媒体（例如硬盘，CD-ROM，USB等）上寻找引导加载程序。

BIOS程序与OS完全独立，并且在执行任何其他引导过程之前执行。 它对CPU，内存和其他存储设备执行简短的完整性检查，以确保系统可启动。 它还收集所有可用的可启动设备的列表，并根据其可配置的优先级列表开始启动它们。 如果无法启动设备，它将转到列表中的下一个设备。 例如，以下是启动优先级顺序列表的示例。

> A list of available Bootable media. You can change this order as you wish.

 

在这些可启动媒体的每一个上，都有一个包含启动加载程序信息的小文件。 该文件称为主引导记录（MBR），BIOS的工作是查找该文件并阅读说明以查找引导加载程序。

MBR是一个非常小的文件（大小为512字节），位于可引导磁盘（例如硬盘，USB等）的第一个扇区上。 该文件包含主引导程序，分区表和MBR验证检查的信息。

第一部分，主引导加载程序，包含可执行代码，以用作已安装的OS的加载程序-由于其体积有限，通常用于将控制权传递给加载程序的第二阶段（GRUB）。 第二部分，分区表，包含有关在该介质上如何组织包含文件系统的逻辑分区的信息（例如，分区的数量及其类型）。 最后一部分是MBR验证检查，它是2个字节的签名（又称幻数）。 如果是（0x55，0xaa）（十六进制格式），则BIOS将尝试引导系统。 如果不是，那么您将从BIOS中收到一条错误消息，提示它找不到可引导磁盘。

> Master Boot Record(MBR), which is always located at cylinder 0, head 0, and sector 1, the first se

 

BIOS找到引导加载程序后，便将引导程序代码加载到内存中，从而启动引导加载程序进程。

在Ubuntu中，第二阶段的引导程序是GRUB。 它代表GRand Unified Bootloader，它属于GNU项目。

这是一个小型软件包，负责启动操作系统并了解文件系统。 如果您的计算机上安装了多个内核映像，或特定操作系统的多个配置，则GRUB允许您引导其中一个。 它显示一个启动屏幕，等待几秒钟，如果没有用户输入，则它将加载其配置文件中指定的默认内核映像。 在下面，您可以看到我的计算机上安装了许多内核映像。 您可以通过键入$ dpkg –list |查看列表。 CLT上的grep linux-image。

> List of all available linux kernel images on my computer

 

> The default linux kernel on my computer.

 

对于每个操作系统或内核配置，GRUB在其配置文件上都有一组说明。 该配置位于/boot/grub/grub.cfg中。

 

配置文件包含有关内核和initrd（初始RAM磁盘）映像的信息。 initrd映像包含加载实际OS文件系统所需的模块/驱动程序。 内核将这些映像用作临时根文件系统。 加载根文件系统后，内核会卸载这些临时文件并加载实际文件系统。

> The contents of boot directory. You can see initrd images on the directory

 

现在，内核接管了。 但是什么是内核？ 它是OS的核心，可提供对服务和硬件的访问。 它是一个压缩的图像文件，其位置在GRUB配置文件中指定。

现在，当内核加载到内存中时，执行将通过检查处理器系列和体系结构开始。 内核执行许多特定于硬件的操作。 它使用" initramfs"读取驱动程序和启动系统所需的模块。 它还按照GRUB配置文件中的指定挂载"根文件系统"。

在此阶段，内核执行/ sbin / init二进制文件。 它是Linux内核在用户空间中第一个执行的程序。 您可以检查此二进制文件的进程ID（PID），始终为1。

> You can check a program's PID with $ ps -ef command

 

在此阶段，init程序将启动init进程，该进程运行一系列初始化脚本，称为init.d bash脚本。 您可以在/etc/init.d目录中检查这些脚本。 每个守护程序或服务都有一个脚本。

> init.d scripts

 

该初始化从运行程序级别0到6（从0到init 6）的init运行程序开始。 程序分为6个目录（每个init级别）。 目录名称的格式为/etc/rc.*d，每个目录包含特定于该程序级别的文件。 根据运行级别（目标），内核开始从以下目录之一执行程序：

· init 0暂停/etc/rc0.d上的文件

· 位于/etc/rc1.d上的init 1个单用户模式文件

· init 2多用户模式，在/etc/rc2.d上没有NFS文件

· 在/etc/rc3.d上具有NFS文件的init 3多用户模式

· 初始化/etc/rc4.d上的4个未使用的文件

· 位于/etc/rc5.d上的init 5 X11- GUI模式文件

· init 6重新启动/etc/rc6.d上的文件

在每个目录中，文件有两种类型，一种是启动脚本，以字母S开头，另一种是停止/杀死脚本，其以字母K开头。第一个字母后有一个数字 ，显示执行顺序。

参考文献

· Linux引导过程-如何执行（链接）

· Linux引导过程（链接）

· Linux引导过程（链接）

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(本文翻译自Saeed Mohajeryami的文章《Linux BootstrApping 101》，参考：
https://medium.com/datadriveninvestor/linux-bootstrapping-101-2c2a8c067253)