Linux系统启动的标准流程- linux管理- 51CTO技术博客

Boot Loader的职责:

Boot Loader的历史变迁:

早期的Linux只支持软盘引导扇区和 Shoelace 两种 Boot Loader Shoelace 是从Minix继承下来的、文件系统相关的 Boot Loader。它只支持 Minix 文件系统。当时Linux只使用 Minix 一种文件系统,所以这样做并没什么问题。可是, Minix 文件系统存在不能保存创建、修改和访问时间信息;文件名长度限制在14个字节等问题。随着Linux的发展,这些与传统Unix文件系统大相径庭的缺陷越来越让人难以忍受,它已经不适合作为Linux的主要文件系统了。
为了支持其它文件系统的实现,Linux引入了VFS(虚拟文件系统)。这个举措很快就引起了热烈的反响,一大批新的文件系统实现出现了。其中一个 Minix 文件系统的变体,扩展文件系统 Xiafs(根据它的作者命名)突破了 Minix 文件系统的文件名长度限制,将此长度一举提高到全部30个字符。当时文件系统之间的竞争着实激烈,很难看出谁会胜出,甚至搞不清楚会不会有一个最终的“赢家”。
       尽管不确定性很大,但是有一点却是清楚的:不管{zh1}哪种文件系统会受到青睐,但是除了 Minix 作为根文件系统,谁也不能从硬盘上启动,因为Shoelace只支持Minix文件系统。LILO应运而生了。由于支持多种文件系统(当时内核支持的主流文件系统已经有 Minix ,扩展文件系统 ext Xiafs 。还有人在移植 BSD  FFS ,根本看不出来什么时候是个尽头)在实现和维护上难度太大,而Boot Loader 也不应该成为人们试验新的文件系统的绊脚石,所以LILO采取了和文件系统无关的设计。
硬件初始化完成后,内核着手创建{dy}个进程——初始进程。说是创建, 其实也不尽然,该进程其实是整个硬件上电初始化过程的延续,只不过执行到这里,进程的逻辑已经完备,所以我们就按照进程的创建方式给它进行了“规格化” ——我们把这个初始进程也叫做“硬件进程”,它会占据进程描述符表的{dy}个位置,task[0] INIT_TASK表示。该进程进而会再创建一个新进程去执行init()函数,其实,这个新进程才是系统{dy}个实际有用的进程,它会负责接着执行下一个阶段的初始化操作; 而初始进程(INIT_TASK)自己则会开始执行idle循环,也就是说,内核初始化完成之后,初始进程{wy}的任务就是在没有任何其它进程需要执行的时候, 消耗空闲的CPU时 间(因此初始进程也被称为idle进程)。
下一阶段的初始化工作要比前一阶段轻松一点,因为现在是由一个真正进程来接手负责完成它们了,而前一阶段都是由“硬件进程”手工去做的。在此阶段,这个由INIT_TASK创建的新进程需要初始化总线、网络并启动系统中的各种系统内核后台线程,然后再初始化外设、设置文件格式,在这之后,它要为进入系统做{zh1}的准备——初始化文件系统,安装root文件系统,打开/dev/console设备,重定向stdinstdoutstderr到控制台,然后搜索文件系统中的init程序,并使用 execve()系统调用加载执行init程序。系统自此进入了用户态。

装载root文件系统

为什么要引入initrd

其次,要支持尽可能多的硬件设备。我们在启动过程中有一件重要工作:挂载root文件系统,因为进一步的数据和应用软件都在其上,所以我们的内核必须能够访问root文件系统。对于一般用户,如果他们使用IDE硬盘上的ext2文件分区作为root文件系统,不会有什么问题。因为不管是IDE硬盘还是ext2文件系统,它们的驱动肯定会包含在内核镜像自身里面。但是,确实存在一些特殊情况:比如说我们希望发行Linux系统的安装光盘,那么对光盘的驱动,就不一定包含在内核里面了。(有人可能要奇怪了,咦,光盘中的内核镜像不都已经读进来了吗,怎么内核还访问不了光盘呢? 注意,读入内核镜像的是 Boot Loader ,内核并不具备 Boot Loader 的功能。)如果没有光盘的驱动,我们又怎么把光盘里的软件包安装到用户的计算机里呢?把驱动程序预先编译到内核里?听起来还不错,可是如果我们除了光盘还有一些其它的安装介质,那么所有这些驱动就会让内核镜像庞大不堪。

initrd做什么

为什么要使用RAM盘呢?首先,使用RAM盘能方便的支持以后可能发生的变化;另外,也是为了保持Boot Loader 工作尽可能的简单。在系统引导时,除了内核镜像之外,Boot Loader把所有相关的信息作为一个文件读入内存,内核在启动中将该文件作为一段连续的内存块看待。也就是把它当作RAM盘来 使用了。正因为如此,这种机制被称作“初始 RAM 盘(initial RAM Disk)”,缩写成initrd

initrd进行的操作





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