操作系统启动简述

2019-07-14 00:15发布


1. BIOS 上电后从ROM读取BIOS程序,自检确认硬件的基本功能正常,然后产生一个 BIOS 中断 INT 13H,该中断指向某个接入的可引导设备的引导扇区。它所找到的包含有效的引导记录的第一个引导扇区将被装载到内存中,并且控制权也将从引导扇区转移到此段代码。引导扇区是引导加载器真正的第一阶段。大多数 Linux 发行版本使用的引导加载器有三种:GRUB、GRUB2 和 LILO。GRUB2 是最新的,也是相对于其他老的同类程序使用最广泛的。2. MBR
计算机读取该设备的第一个扇区(最前面的512B)。如果这512个字节的最后两个字节是0x55和0xAA,表明这个设备可以用于启动;如果不是,表明设备不能用于启动,控制权于是被转交给"启动顺序"中的下一个设备。这最前面的512个字节,就叫做"主引导记录"(Master boot record,缩写为MBR)。GRUB 能够通过文件 /boot/grub/grub.conf 进行配置。
主引导记录由三个部分组成:  
(1) 第1-446字节:调用操作系统的机器码,是一段程序代码。  
(2) 第447-510字节:分区表(Partition table),16字节为单位,共可建立4个分区,所以操作系统只能有4个主分区,或者主分区和逻辑分区共4个。"分区表"的作用,是将硬盘分成若干个区。
(3) 第511-512字节:主引导记录签名(0x55和0xAA)。
3. 硬盘启动
四个主分区里面,只有一个是激活的。计算机会读取激活分区的第一个扇区,叫做"卷引导记录"(Volume boot record,缩写为VBR)。"卷引导记录"的主要作用是,告诉计算机,操作系统在这个分区里的位置。然后,计算机就会加载操作系统内核了。
当多个分区中都有操作系统,可以使用启动管理器启动:在这种情况下,计算机读取"主引导记录"前面446字节的机器码之后,不再把控制权转交给某一个分区,而是运行事先安装的"启动管理器"(boot loader),由用户选择启动哪一个操作系统。Linux环境中,目前最流行的启动管理器是Grub。
4. 加载内核
控制权转交给操作系统后,操作系统的内核首先被载入内存。以Linux系统为例,先载入/boot目录下面的kernel。内核加载成功后,第一个运行的程序是/sbin/init。它根据配置文件(Debian系统是/etc/initab)产生init进程。这是Linux启动后的第一个进程,pid进程编号为1,其他进程都是它的后代。然后,init线程加载系统的各个模块,比如窗口程序和网络程序,直至执行/bin/login程序,跳出登录界面,等待用户输入用户名和密码。至此,全部启动过程完成