從按下PC電源，到出現熟悉的bash提示符"$"或進入漂亮的KDE/GNOME桌面，這是我們每天開機必經的過程。那麼，在這短短幾十秒內，Linux是怎樣啟動的呢？本文介紹Linux的啟動過程。
平台：PC機, Ubuntu 5.10
基礎知識
BIOS (Basic I/O System，基本輸入/輸出系統)
BIOS，完整地說應該是ROM－BIOS，是只讀存儲器基本輸入/輸出系統的簡寫，它實際上是被固化到計算機中的一組程序，為計算機提供最低級的、最直接的硬件控制。准確地說，BIOS是硬件與軟件程序之間的一個“轉換器”或者說是接口(雖然它本身也只是一個程序)，負責解決硬件的即時需求，並按軟件對硬件的操作要求具體執行。
從功能上看，BIOS分為三個部分：
1.自檢及初始化程序；
2.硬件中斷處理；
3.程序服務請求。
這裡我們主要關注第一部分——自檢及初始化程序：這部分負責啟動計算機，具體有三個部分，第一個部分是用於計算機剛接通電源時對硬件部分的檢測，也叫做加電自檢(POST)，功能是檢查計算機是否良好，例如內存有無故障等。第二個部分是初始化，包括創建中斷向量、設置寄存器、對一些外部設備進行初始化和檢測等，其中很重要的一部分是BIOS設置，主要是對硬件設置的一些參數，當計算機啟動時會讀取這些參數，並和實際硬件設置進行比較，如果不符合，會影響系統的啟動。
最後一個部分是引導程序，功能是引導DOS或其他操作系統。BIOS先從軟盤或硬盤的開始扇區讀取引導記錄，如果沒有找到，則會在顯示器上顯示沒有引導設備，如果找到引導記錄會把計算機的控制權轉給引導記錄，由引導記錄把操作系統裝入計算機，在計算機啟動成功後，BIOS的這部分任務就完成了。
關於BIOS的詳細介紹，可以google一下，這篇文章就不錯。
硬盤
就物理組成來說，一個硬盤封裝裡有多個盤片(platter)，每個盤面有兩個面(surface)。在盤片上都有一個磁頭(head)來進行硬盤盤片的讀/寫，盤片繞軸(spinder)旋轉一周時磁頭所走過的軌跡即磁道(track)，所有盤片的同一磁道構成了磁柱(cylinder)。磁道又被分為多個扇區(sector),扇區是最小的磁盤存儲單位，即硬盤分區時的最小單位——通常為512KB。磁道由縫隙(gap)分開，gap中存儲的不是數據位，而是用來確認扇區的格式位。
MBR
主引導扇區(MBR, Master Boot Recorder)是硬盤中最重要的部分，它記錄了硬盤的分區信息、引導信息。CU上面有一篇介紹MBR的文章。
注意這裡所說的MBR是指BIOS中指定的啟動設備中的MBR。如果以軟盤啟動，則MBR是軟盤的第一個扇區。如果是硬盤，則是硬盤的第一個扇區。如果有多個硬盤呢？那麼就是BIOS中指定啟動硬盤的第一個扇區！
run-level
運行 $ less /etc/inittab
顯示下列信息：
# /etc/init.d executes the S and K scripts upon change
# of runlevel.
#
# Runlevel 0 is halt.
# Runlevel 1 is single-user.
# Runlevels 2-5 are multi-user.
# Runlevel 6 is reboot.
上面顯示的就是當前可用的登錄模式，共有0～6中級別。常用的是3和5。
0：關機
1：單用戶模式(系統有問題時的登錄模式，相當於WINDOWS的"安全模式“)
2：對於Debian/Ubuntuare來說，2～5都是相同的——多用戶圖形界面模式。對於其他發行版來說，3可能是多用戶文本模式，4為系統保留，5為多用戶圖形模式，具體的定義可以查看該發行版對應的/etc/inittab文件內容。
6：重新啟動
另外，還可能有"S"級，它等同於1的單用戶級別。
運行 $ runlevel 可以查看系統當前運行級別
如果把運行級別設成了0或6，想象會出現什麼情況？如何解決呢？
WINDOWS在啟動時，如果按下F8，會出現“安全模式“、”正常啟動“、”MS-DOS“模式的選擇。相當於Linux run-level的1，5，3(不對應於Debian/Ubuntu)。
關於Debian/Ubuntu中的run-level，看這裡！
基本流程
1， 加載BIOS硬件信息，並取得第一個開機裝置的代號。
2，加載第一個開機裝置中MBR的boot loader(即lilo, grub, spfdisk等)引導信息。
3，加載Linux內核，內核開始解壓縮，並驅動硬件。
4，內核執行init程序，並獲得run-level信息；
5，init 執行 /etc/init.d/rcS 程序；
6，加載內核模塊(module)
7，init 執行 對應run-level 級的腳本文件( Scripts )；
8，執行 /bin/login 程序，等待用戶登入；
9，用戶登入之後，開始以shell控制系統(如果以圖形界面登錄，則運行圖形界面)。
下面具體介紹流程中的步驟：
1，加載BIOS
系統上電時，最先讀取BIOS信息。BIOS(Basic Input/Output System)是計算機與外設最底層的接口，它存儲了計算機啟動時最先加載的數據，包括：CPU類型、啟動設備順序、硬盤大小/類型、芯片組工作狀態、外設I/O地址、PnP (Plug and Play，既插既用設備)的開啟與否、內存時鐘等。
讀取了BIOS設定值後，系統根據BIOS數據進行開機自我檢測(Power On Self Test, POST)，對硬件進行初始化，並設定PnP設備，指定啟動設備，之後從磁盤的MBR中讀取Bootloader數據。
2，加載Boot Loader
系統讀完BIOS之後，接著加載第一個引導磁盤的第一個扇區(MBR)，boot loader就位於MBR中。此時，啟動工作的接力棒就交到了boot loader的手中。
常用的boot loader有lilo, grub, spfdisk等，現在最流行的是grub，我用的Ubuntu中，boot loader就是grub，本文假設boot loader是grub，其實基本原理都是一樣的。
為什麼要在MBR中安裝boot loader呢？它到底有什麼作用？實際上，boot loader的作用就是加載OS內核。系統在啟動時，要讀取文件以加載內核，必須能夠識別硬盤文件系統，但這時候系統還在啟動過程中，對文件系統信息一無所知。boot loader就輔佐系統識別文件格式，加載內核。boot loader不僅不光能夠識別Linux內核，而且能識別WINDOWS內核.所以,如果要安裝多系統,那麼要在MBR中安裝能支持這些系統文件系統的 boot loader.
如果是以grub啟動,加載它後,會有個選擇啟動那個OS的菜單,當你作出選擇後,grub就從被選定OS所在的扇區中加載相應的內核.
