Linux系统是一种非常流行并且广泛使用的操作系统，它提供了强大的功能和灵活性，可以在各种不同的设备上使用。在Linux系统中，内核是整个系统的核心，并且是系统启动时更先加载的组件。在本文中，我们将深入探讨过程，了解它的所有步骤和阶段。
1. 引导加载程序
在任何操作系统的启动过程中，之一步始终是启动引导加载程序。引导加载程序负责在计算机启动时加载操作系统的内核，并且它通常存储在计算机的启动磁盘驱动器中。在Linux系统中，引导加载程序通常是grub（GRand Unified Bootloader）。
2. 初始化内核
启动引导加载程序之后，计算机将开始初始化操作系统内核。这是一个非常关键的步骤，因为它将为系统中的其他组件提供必要的基础设施，并确保内核能够正常工作。在Linux系统中，内核初始化包括以下步骤：
– 计算机检测硬件。
– 内核加载相应的驱动程序以支持硬件设备。
– 内核初始化内存管理子系统、进程管理子系统和文件系统子系统。
– 内核启动守护程序，并设置其他系统设置。
3. 用户空间初始化
完成内核初始化后，Linux系统将开始用户空间初始化。用户空间是一个操作系统中的一部分，它是用户和应用程序运行的地方。在Linux系统中，用户空间初始化包括以下步骤：
– 管理用户和用户组。
– 初始化系统服务和设置程序，以便它们可以正常运行。
– 启动登录管理器（如GDM或KDM），以便用户可以登录到系统。
4. shell启动
一旦用户空间初始化完成，Linux系统将启动shell。shell是一个命令行界面，它允许用户与操作系统交互。在Linux系统中，有多个shell可供选择，例如bash和zsh。
5. 启动应用程序和服务
在完成用户空间初始化和shell启动之后，Linux系统将启动应用程序和服务。这些应用程序和服务可能是从命令行启动的，也可能是在系统启动时自动启动的，以确保它们一直在后台运行。
过程是一个非常复杂和精细的过程。没有引导加载程序和内核初始化，操作系统无法正常运行。通过深入了解过程，我们可以更好地理解操作系统的工作原理，并且可以进行调试和优化，使其更加高效和可靠。
相关问题拓展阅读：
linux kernel 没有输出信息 怎么调试
最近工作在调试u虚拟串口，让其作为kernel启动的调试串口老埋，以及user空间的输入输出控制台。
利用这个机会，学习下printk如何选择往哪个console输出以及user空间下控制台如何选择，记录与此，与大家共享，也尺含绝方便自己以后翻阅。
Kernel版本号：3.4.55
依照我的思路（还是时间顺序）分了4部分，指定kernel调试console ， kernel下printk console的选择 ，kernel下console的注册，user空间console的选陵姿择。
一 指定kernel调试console
首先看kernel启动时如何获取和处理指定的console参数。
kernel的启动参数cmdline可以指定调试console，如指定‘console=ttyS0,115200’,
kernel如何解析cmdline，我之前写了一篇博文如下：
根据之前的分析，cmdline中有console=xxx，start_kernel中parse_args遍历.init.setup段所有obs_kernel_param。
kernel/printk.c中注册了‘console=’的解析函数console_setup（注册了obs_kernel_param），所以匹配成功，会调用console_setup来解析，如下：
view plain copy
static int __init console_setup(char *str)
char buf.name) + 4>; /* 4 for index */
char *s, *options, *brl_options = NULL;
#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE
if (!memcmp(str, “brl,”, 4)) {
brl_options = “”;
} else if (!memcmp(str, “brl=”, 4)) {
brl_options = str + 4;
str = strchr(brl_options, ‘,’);
printk(KERN_ERR “need port name after brl=\n”);
*(str++) = 0;
* Decode str into name, index, options.
if (str >= ‘0’ && str = ‘0’ && *s name, name, sizeof(c->name));
c->options = options;
#ifdef CONFIG_A11Y_BRAILLE_CONSOLE
c->brl_options = brl_options;
c->index = idx;
kernel利用结构体数组console_cmdline,最多可支持8个cmdline传入的console参数。
__add_preferred_console将name idx options保存到数组下一个成员console_cmdline结构体中，如果数组中已有重名，则不添加，并置selected_console为最新添加的console_cmdline的下标号。
比如cmdline中有“console=ttyS0,console=ttyS1,9600”
则在console_cmdline数组中console_cmdline代表ttyS0，console_cmdline代表ttyS1，而selected_console=1.
二 kernel下printk console的选择
kernel下调试信息是通过printk输出，如果要kernel正常打印，则需要搞明白printk怎么选择输出的设备。
关于printk的实现原理，我在刚工作的时候写过一篇博文，kernel版本是2.6.21的，但是原理还是一致的，可供参考：
printk首先将输出内容添加到一个kernel缓冲区中，叫log_buf，log_buf相关代码如下：
view plain copy
#define MAX_CMDLINECONSOLES 8
static struct console_cmdline console_cmdline;
static int selected_console = -1;
static int preferred_console = -1;
int console_set_on_cmdline;
EXPORT_SYMBOL(console_set_on_cmdline);
/* Flag: console code may call schedule() */
static int console_may_schedule;
#ifdef CONFIG_PRINTK
static char __log_buf;
static char *log_buf = __log_buf;
static int log_buf_len = __LOG_BUF_LEN;
static unsigned logged_chars; /* Number of chars produced since last read+clear operation */
static int saved_console_loglevel = -1;
log_buf的大小由kernel menuconfig配置，我配置的CONFIG_LOG_BUF_SHIFT为17，则log_buf为128k。
printk内容会一直存在log_buf中，log_buf满了之后则会从头在开始存，覆盖掉原来的数据。
根据printk的实现原理，printk最后调用console_unlock实现log_buf数据刷出到指定设备。
这里先不关心printk如何处理log buf数据(比如添加内容级别)，只关心printk如何一步步找到指定的输出设备，根据printk.c代码，可以找到如下线索。
printk->vprintk->console_unlock->call_console_drivers->_call_console_drivers->_call_console_drivers->__call_console_drivers
看线索更底层__call_console_drivers代码。如下：
view plain copy
* Call the console drivers on a range of log_buf
static void __call_console_drivers(unsigned start, unsigned end)
struct console *con;
for_each_console(con) {
if (exclusive_console && con != exclusive_console)
if ((con->flags & CON_ENABLED) && con->write &&
(cpu_online(p_processor_id()) ||
(con->flags & CON_ANYTIME)))
con->write(con, &LOG_BUF(start), end – start);
for_each_console定义如下：
view plain copy
* for_each_console() allows you to iterate on each console
#define for_each_console(con) \
for (con = console_drivers; con != NULL; con = con->next)
遍历console_drivers链表所有console struct，如果有exclusive_console，则调用与exclusive_console一致console的write，
如果exclusive_console为NULL，则调用所有ENABLE的console的write方法将log buf中start到end的内容发出。
可以看出，EXEclusive_console来指定printk输出唯一console，如果未指定，则向所有enable的console写。
默认情况下execlusive_console=NULL，所以printk默认是向所有enable的console写！
只有一种情况是指定execlusive_console，就是在console注册时，下面会讲到。
到这里就很明了了，kernel下每次printk打印，首先存log_buf，然后遍历console_drivers，找到合适console(execlusive_console或所有enable的)，刷出log。
console_drivers链表的成员是哪里来的，谁会指定execulsive_console？接着来看下一部分，kernel下console的注册
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LINUX操作系统的启动过程
一、启动内核 首先介绍启动内核部分。 电脑启动时，BIOS装载MBR，然后从当前活动分区启动，LILO获得引 导过程的控制权后，会显示LILO提示符。 此时如果用户不进行任何操作，LILO将在等待制定 时间后自动引导默认的操作系统，而如果在此期间按下TAB键，则可以看到一个可引导的操作 系统列表，选择相应的操作系统名称就能进入相应的操作系统。 当用户选择启动LINUX操作系统时，LILO就会根据事先设置好的信息从ROOT文件系统所在的分 区读取LINUX映象，然后装入内核映象并将控制权交给LINUX内核。 LINUX内核获得控制权后， 以如下步骤继续引导系统： 1. LINUX内核一般是压缩保存的，因此，它首先要进行自身的解压缩。 内核映象前面的一些 代码完成解压缩。 2. 如果系统中安装有可支持特殊文本模式的、且LINUX可识别的SVGA卡，LINUX会提示用户 选择适当的文本显示模式。 但如果在内核的编译过程中预先设置了文本模式，则不会提示选 择显示模式。 该显示模式可通过LILO或RDEV工具程序设置。 3. 内核接下来检测其他的硬件设备，例如硬盘、软盘和网卡等，并对相应的设备驱动程序 进行配置。 这时，显示器上出现内核运行输出的一些硬件信息。 4. 接下来，内核装载ROOT文件系统。 ROOT文件系统的位置可在编译内核时指定，也可通过 LILO或RDEV指定。 文件系统的类型可自动检测。 如果由于某些原因装载失败，则内核启动 失败，最终会终止系统。 二、执行init程序 其次介绍init程序，利用init程序可以方便地定制启动其间装入哪些程序。 init的任务是 启动新进程和退出时重新启动其它进程。 例如，在大多数Linux系统中，启动时最初装入 六个虚拟的控制台进程，退出控制台窗口时，进程死亡，然后init启动新的虚拟登录控制台， 因而总是提供六个虚拟登陆控控制台进程。 控制init程序操作的规则存放在文件/etc/inittab中。 Red Hat Linux缺省的inittab文 件如下： # #inittab This file describes how the INIT process should set up the system in a certain #run-level. # # #Default runlevels used by RHS are: #0-halt(Do NOT set initdefault to this) #1-Single user mode #2-Multiuser,without NFS(the same as 3,if you do not have networking) #3-Full multiuser mode #4-unused #5-X11 #6-reboot(Do NOT set initdefault to this) # id:3:initdefault: #system initialization si::sysinit:/etc/rc.d/ 10:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 11:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 12:2:wait:/etc/rc.d/rc 2 13:3:wait:/etc/rc.d/rc 3 14:4:wait:/etc/rc.d/rc 4 15:5:wait:/etc/rc.d/rc 5 16:6:wait:/etc/rc.d/rc 6 #Things to run in every runlevel ud:once:/sbin/update #Trap CTRL-ALT-DELETE ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now #When our UPS tells us power has failed,assume we have a few minutes of power a #shutdown for 2 minutes From now. #This does,of course,assume you have powered installed and your UPS connected and working #correctly. pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 Power Restored;Shutdown Cancelled #Run gettys in standard runlevels 1:respawn:/sbin/minggetty tty1 2:2345:respawn:/sbin/minggetty tty2 3:2345:respawn:/sbin/minggetty tty3 4:2345:respawn:/sbin/minggetty tty4 5:2345:respawn:/sbin/minggetty tty5 6:2345:respawn:/sbin/minggetty tty6 #Run xdm in runlevel 5 x:5:respawn:/usr/bin/X11/xdm -nodaemon Linux有个运行级系统，运行级是表示系统当前状态和init应运行哪个进程并保持在这种 系统状态中运行的数字。 在inittab文件中，第一个项目指定启动时装入的缺省运行级。 上例中是个多用户控制台方式，运行级为3。 然后，inittab文件中每个项目指定第二个 字段的项目用哪种运行级(每个字段用冒号分开)。 因此，对运行级3，下列行是相关的： 13:3:wait:/etc/rc.d/rc 3 1:respawn:/sbin/minggetty tty1 2:2345:respawn:/sbin/minggetty tty2 3:2345:respawn:/sbin/minggetty tty3 4:2345:respawn:/sbin/minggetty tty4 5:2345:respawn:/sbin/minggetty tty5 6:2345:respawn:/sbin/minggetty tty6 最后六行建立Linux提供的六个虚拟控制台。 第一行运行启动脚本/etc/rc.d/ rc 3； 这将运行目录/etc/ rc.d/rc3.d中包含的所有脚本，这些脚本表示系统初始化时要启动的程序。 一般来说， 这些脚本不需要编辑或改变，是系统缺省的。
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Linux环境变量顺序是什么？
路径排前面的优先。 比如 $JAVA_HOME/bin和/usr/bin下面都有java。 PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH 时，执行 java的时候是$JAVA_HOME/bin/java，如果没有再执行/usr/bin/java PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin 时，执行 java的时候是/usr/bin/java。 一般用户设定都是为了特殊用途，使用方式2没什么意义，所以方式1多些。 内核启动的时候,各个驱动初始化的工作在文件init/main.c中的do_basic_setup()函数中做.
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