BIOS-Startphase: Detaillierte Erläuterung des Startvorgangs des Linux-Systems
BIOS (Basic Input/Output System) ist eine grundlegende Software im Computersystem, die für den Hardware-Selbsttest und die Initialisierung beim Starten des Computers verantwortlich ist . Beim Einschalten des Computers wird zunächst das BIOS aktiviert und zur Ausführung in den Speicher geladen. In dieser Phase führt das BIOS die folgenden Schritte durch:
1.1 POST-Selbsttest (Power-On Self-Test)
Nachdem der Computer eingeschaltet ist, führt das BIOS einen POST-Selbsttest durch, um zu überprüfen, ob die Grundfunktionen erfüllt sind Funktionen der Computerhardware sind normal, z. B. Hardwaregeräte wie CPU, Speicher, Festplatte und Grafikkarte. Wenn ein Hardwarefehler vorliegt, gibt das BIOS einen Signalton aus oder zeigt eine Fehlermeldung auf dem Monitor an.
1.2 Boot-Gerät initialisieren und laden
Nach dem Selbsttest findet das BIOS das Boot-Gerät (normalerweise die Festplatte) im CMOS und lädt den Boot-Sektor auf dem Gerät zur Ausführung in den Speicher. Der Bootsektor enthält den Bootloader, der für das Laden des Betriebssystems verantwortlich ist.
1.3 Bootloader starten
BIOS lädt den Bootloader zur Ausführung in den Speicher. In Linux-Systemen werden häufig die Bootloader GRUB (GRand Unified Bootloader) oder LILO (LInux LOader) verwendet. Diese Bootloader zeigen ein Bootmenü an und unterstützen den Benutzer bei der Auswahl des zu bootenden Kernels.
Der Bootloader (Bootloader) ist für das Laden des Betriebssystemkernels und die Initialisierung des RAM-Disk-Images (initrd) sowie für die Übergabe der Steuerung an den Betriebssystemkern verantwortlich. In dieser Phase führt der Bootloader die folgenden Vorgänge aus:
2.1 Laden des Kernels
Der Bootloader lädt den Betriebssystemkernel (vmlinuz) zur Ausführung in den Speicher. Der Kernel ist der Kern des Betriebssystems und für die Verwaltung von Systemressourcen, Prozessplanung, Gerätetreibern und anderen Funktionen verantwortlich.
2.2 RAM-Disk-Image initialisieren
RAM-Disk-Image (initrd) ist ein temporäres Root-Dateisystem, das zum Laden notwendiger Treiber und Dateisystemmodule verwendet wird, bevor das Betriebssystem normal startet. Der Bootloader lädt die initrd in den Speicher und startet sie zusammen mit dem Kernel.
2.3 Übergabe der Kontrolle an den Kernel
Der Bootloader übergibt die Kontrolle an den Betriebssystemkernel, sodass der Kernel den Systeminitialisierungsprozess fortsetzen kann. Der Kernel analysiert die initrd, lädt die erforderlichen Module und Treiber, startet User-Space-Programme usw.
Der Linux-Kernel-Startvorgang kann in die folgenden Phasen unterteilt werden:
3.1 Boot-Parameter-Analyse
Wenn der Kernel startet, analysiert er die vom Bootloader übergebenen Startparameter, einschließlich der Root-Dateisystem, Startebene usw. Diese Parameter teilen dem Kernel mit, wie das System initialisiert werden soll.
3.2 Initialisierungsprozess und Speicherverwaltung
Der Kernel initialisiert den ersten Prozess (Init-Prozess) und das Speicherverwaltungssubsystem im System. Das Speicherverwaltungssubsystem ist für die Verwaltung des physischen und virtuellen Speichers im System und die Zuweisung von Speicher zu Prozessen verantwortlich.
3.3 Gerätetreiber initialisieren
Der Kernel initialisiert verschiedene Hardware-Gerätetreiber im System, einschließlich Netzwerkkarten, Festplatten, USB und andere Geräte. Diese Treiber sind für die Kommunikation mit dem Hardwaregerät verantwortlich, damit das Betriebssystem das Hardwaregerät normal verwenden kann.
3.4 Mounten Sie das Root-Dateisystem
Der Kernel mountet das Root-Dateisystem und legt das Root-Verzeichnis des Dateisystems auf das System-Root-Verzeichnis fest, auf das Benutzerraumprogramme zugreifen können. Normalerweise befindet sich das Root-Dateisystem auf der Partition der Festplatte, bei der es sich um ein Dateisystemformat wie ext4, xfs usw. handeln kann.
3.5 User-Space-Programme starten
Der Kernel startet User-Space-Programme, einschließlich Init-Systemprozesse und anderer Systemdienste. Diese User-Space-Programme sind für den täglichen Betrieb des Systems verantwortlich und stellen Funktionen wie Benutzeroberfläche und Anwendungsplanung bereit.
Durch die oben genannten Schritte hat das Linux-System den Startvorgang von der BIOS-Phase bis zur Kernel-Startphase abgeschlossen. In tatsächlichen Anwendungen können Sie Debugging-Tools und Protokolle verwenden, um mehr über jede Phase des Systemstartvorgangs zu erfahren. Ich hoffe, dass dieses Dokument Ihnen hilft, den Startvorgang des Linux-Systems zu verstehen.
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