Linux的引导过程及原理
1.1：Linux计算机的启动顺序
打开电脑并使其操作系统被加载的过程叫引导。当PC引导后，BIOS做一些测试保证一切正常，然后开始真正的引导。
启动过程中电脑首先加载了一小段叫 bootstrap loader 的程序，它依次加载和启动操作系统。bootstrap loader 通常存储在硬盘或软盘的固定位置。这两步过程的理由是操作系统大而复
杂，而电脑加载的第一段代码很小（几百字节），以免使固件不必要地复杂化。
不同电脑的bootstrap也不同，对于PC电脑（它
的BIOS）读软盘或硬盘的第一个扇区（叫引导扇
区），bootstrap loader包含在这个扇区中，它加载位于（和其他磁盘）其他地方的操作系统。
它选择一个磁盘（通常是第一个软驱，如果无软盘的话，就是第一个硬盘，顺序是可设置的）。然后读第一个扇区，这叫引导扇区；对于硬盘，也叫主引导记录，因为硬盘可以包含多个分区，每个分区都有自己的引导扇区。
引导扇区包含一个小程序（小到可以存入一个扇区），它的责任是从磁盘读入真正的操作系统并启动它。
1.2：Linux启动方式
可以从软盘或硬盘引导Linux。从软盘启动Linux时，引导扇区包含的代码只读前数百个数据块（当然，依赖于内核的大小）到预定的内存位置。Linux引导软盘上，没有系统，内核存在连续的扇区中，因为这样简化了引导过程。
Linux加载后，它初始化硬件和设备驱动程序，然后运行
init。init可启动其他进程以允许用户登录并做其他事情。这部分的细节在下面讨论。
为了关闭一个Linux系统，首先所有进程被告知结束（这使他们关闭所有文件，完成必要的其他事情，使之整齐地结束），然
后unmount 文件系统和交换分区，最后打印可以关掉电源的信息到控制台。如果没有遵循正确的过程，可怕的事情可能发生。最重要的文件系统缓冲Cache可能没有回写，这意味着其中的所有资料将丢失，磁盘文件系统不完整，并可能不可用。
从硬盘引导时，主引导记录的代码检查分区表（也在主引导记录区中），确认活动分区（标记为可引导的分区），从该分区读引导扇区，然后启动该引导扇区的代码。该分区的引导扇区的代码与软盘所做的相同：从该分区读入内核并启动。但细节不同，因为一般只给内核映像做一个单独的分区是没什么用的，所以分区引导扇区中的代码不能只顺序地读磁盘，它必须到文件系统并把它们放在哪些扇区中。有几个方法可解决这个问题，但最通常的方法是使用GRUB。
用GRUB引导时，它读入并引导默认内核。也可以设
置GRUB，使之能引导若干个内核之一，甚至其他操作系统。也可以在引导时让用户选择引导哪个内核或操作系统。
从软盘和硬盘启动各有优势，但通常从硬盘启动较好，因为这避免了关于软盘的冲突，而且快速。然而，安装相同从硬盘启动可能有更多的麻烦，因此很多人先用软盘引导，然后当系统工作很好后，再安装GRUB从硬盘引导。
Linux内核被读入内存后，才代表真正启动了Linux，概述如下：
Linux内核是被压缩安装的，所以它首先得解压自己。内核映像开头包括一个解压的小程序。
然后，内核检查还有什么其他硬件（硬盘、软盘、网卡……），并配置适当的设备驱动程序。同时，
输出查结果的资料。例如，我引导时得到类似如下的资料。
Loading Linux.
Console: colour EGA+ 80x25, 8 Virtual consoles
Serial driver version 3.94 with no serial options enabled
tty00 at 0x03f8 (irq = 4) is a 16450
tty01 at 0x02f8 (irq = 3) is a 16450
lp_init: lp1 exists (0), using polling driver
Memory: 7332k/8192k available (300k kernel code, 384k reserved, 176k data)
Floppy drive(s): fd0 is 1.44M, fd1 is 1.2M
Loopback deVice init
Warning WD8013 board not found at i/o = 280.
Math coprocessor using irq13 error reporting.
Partition check:linux教程第五版pdf下载
hda: hda1 hda2 hda3
VFS: Mounted root (ext filesystem).
Linux version 2.4.18-12Thiz (root@haven) 05/01/2002
14:12:20
精确的文字输出在不同系统上有所不同，这依赖于硬件、Linux 版本及其配置。然后内核试图装载根文件系统。如果根系统装载失败，例如因为你忘了在内核中包含相关的系统驱动程序，内核将失败，系统停止（此时没什么可做了）。
根文件系统通常被只读模式装载（这可用与位置相同的方法）。这可使文件系统在装载时被检查。检查一个可读写的已装载的文件系统可不是个好主意！
然后，内核在后台启动程序 init（位于/sbin/init），它的进程号是1。init可以做许多启动工作，它至少要启动一些必要的后台守护程序。
init切换到多用户模式并启动getty，提供虚拟控制台和链表线。getty 是一个让用户通过虚拟控制台和链表终端登录的程
序。init还可能启动一些其他程序。至此引导完成，系统启动并正常运行。
关闭Linux系统时，遵循正确的过程是很重要的。否则，文件系统可能损坏，文件可能变得杂乱。这是因为Linux使用磁盘缓存，并不立即将资料写到磁盘，而是间歇地回写。这极大地改善了性能，但同时也意味着如果你只是关闭电源，Cache可能保留着大量资料，而磁盘上的数据可能不是一个全部的正在工作的文件系统（因为有些数据已经回写到硬盘，而有些没有）。
另一个不能直接关闭电源的原因是：在多任务系统中，后台可能运行着很多东西，关闭电源可能损失惨重。使用正确的关机顺序，可以保证所有的后台进程得以保存它们的数据。
正常关闭Linux系统的命令是shutdown 。它通常使用两种方法之一：
如果系统只有你一个用户，使用shutdown 的通常方法是退出所有运行程序，从所有虚拟控制台注销，用root登录（如果你已经
是root，当然不必再注销、登录，但应该换到根目录，以免由于卸载出现问题），然后运行命令shutdown -h now（虽然单用户时一般不必要，但如果需要一个延时，用一个加号加一个表示分钟的数
目代替now）。
如果系统是多用户，使用命令shutdown -h +time
message。time是到系统停止的分钟数，message是告知所有用户系统关机原因的短信息。
# shutdown -h +10 'We will install a new disk. System should
> be back on-line in three hours.'
上面的命令警告所有用户，系统将在10分钟后关闭，他们最好保存资料，否则将丢失数据。警告将显示在所有登录的终端上，包括所有的xterm上：
Broadcast message from root (ttyp0) Wed Aug 2 01:03:
We will install a new disk. System should
be back on-line in three hours.
The system is going DOWN for system halt in 10 minutes !!
警告在系统关闭前将自动重复数遍，随着时间的流逝，间隔越来越短。当关闭系统真正开始时，所有文件系统（除了根）被卸载，所有用户进程（如果有人还未注销）被终止，守侯进程被关闭，所有东西都停下来。此后，init显示一条资料告知你可以关掉电源了。此时，也只有在此时，你才可以关闭电源。
有时（虽然在任何好的系统上极少出现），系统可能不能正常关闭。例如，内核紊乱、崩溃等不正常情况，可能无法键入任何命令，因此正常关机可能有些困难，这时只能直接关机。问题可能没那么严重，比如，有人误动了你的键盘，内核和update程序还在正常运行，等待一些时间可能使update有机会将缓冲Cache中的资料回存硬盘，然后再直接关机。
重新启动就是完全关闭系统，关掉电源，然后再打开。简单方法是用shutdown重新启动系统而不是仅停止系统。这要使
用shutdown的-r选项，例如命令shutdown -r now。
许多Linux系统在按【Ctrl+Alt+Del】键时运行shutdown -r now。这是可设置的，比如在多用户系统中设置一定的延时也许更好。如果是谁都能接触到的系统，那么最好设置为【Ctrl+Alt+Del】无效。
1.3：GRUB的使用
GRUB是一个多重启动管理器。GRUB是GRand Unified Bootloader 的缩写，它可以在多个操作系统共存时选择启动哪个系统。它可以启动的操作系统包括Linux, FreeBSD, Solaris, NetBSD, BeOS, OS/2, Windows 95/98 /NT /2000。它可以载入操作系统的内核和初始化操作系统（如Linux, FreeBSD），或者把启动权交给操作系统（如Windows 98）来完成启动。Thiz Server默认安
装GRUB，并用它来启动机器。
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