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Linux 启动过程 ​

Linux 启动并不复杂，可以分为几个主要步骤。以 Ubuntu 为例。

1. BIOS / UEFI 启动 ​

计算机开机后，BIOS 或 UEFI 会进行硬件自检，检查并加载系统。在这之后，操作系统接管控制权，继续加载内核。

2. 内核引导 ​

在 Ubuntu 系统中，内核存储在 /boot 目录下。启动时，内核从引导分区加载到内存，接管硬件控制。此时，操作系统准备开始启动。

3. init 进程 ​

内核加载完成后，控制权转交给 init 进程，它是系统中所有其他进程的起点。Ubuntu 使用 systemd 作为初始化系统，因此 init 进程由 systemd 替代，成为 PID 1 进程。systemd 会启动所有需要的服务和守护进程。

4. 系统初始化 ​

systemd 负责读取 /etc/systemd/system/ 和 /lib/systemd/system/ 目录下的单元文件（.service 文件），并根据这些文件并行启动系统服务。常见的初始化任务包括：

  • 激活交换分区（swap）。
  • 检查文件系统。
  • 启动硬件驱动程序。
  • 启动网络服务、日志服务等。

5. 运行级别（Targets） ​

Ubuntu 使用 systemd 的目标（targets）来替代传统的运行级别。常见的目标包括：

bash
# 在 Ubuntu 中，init 0-6 传统运行级别被 systemd targets取代。
systemctl isolate multi-user.target 进入多用户模式。
systemctl isolate graphical.target 进入图形界面模式。
systemctl reboot 重启系统。
systemctl poweroff 关闭系统。

6. 登录终端 ​

当系统初始化完成后，Ubuntu 会启动一个或多个终端。对于图形界面模式，用户会看到图形化登录界面；对于命令行模式，用户会看到一个文本登录界面。

在命令行模式下，mingetty 程序会提供 6 个终端，允许用户登录：

  • tty1 到 tty6。
  • 用户可以使用 Ctrl + Alt + F1~F6 切换到不同的终端。
+------------------+
|   Power On      |
|  BIOS/UEFI      |
|  Check Hardware |
+--------+---------+
         |
         v
+------------------+
| Boot Loader     |
|    GRUB         |
| Load Kernel     |
+--------+---------+
         |
         v
+------------------+
|    Kernel       |
|   Ubuntu Kernel |
| Start Kernel    |
+--------+---------+
         |
         v
+------------------+
|     Init        |
|    systemd      |
| Manage Services |
+--------+---------+
         |
         v
+------------------+
|  Runlevel       |
| multi-user      |
| graphical       |
| Load Services   |
+--------+---------+
         |
         v
+------------------+
|    Login        |
| User Login      |
| Get User Input  |
+------------------+