由 dawei
开机不是只要单击电源钮，而关机只要关掉电源钮就可以了吗？话是这样没错啦，但是由于 Linux 是一套多人多任务的操作系统，你难保你在关机时没有人在在线，如果你关机的时候碰巧一大群人在在线工作， 那会让当时在在线工作的人马上断线的！那不是害死人了！一些数据可是无价之宝。
另外 Linux 在执行的时候，虽然你在画面上会看到黑压压的一片，完全没有任何画面， 但其实他是有很多的程序在背景底下执行的，例如登录文件管控程序、例行性工作排程等， 当然还有一大堆网络服务，如邮件服务器、WWW服务器等等。你如果随便关机的话， 是很容易伤害硬盘及数据传输的操作！所以在 Linux 下开机关机可是一门大学问。
Linux的组成为: kernel + rootfs
kernel:进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能
rootfs:程序和glibc
库：函数集合,function,调用接口（头文件负责描述）
过程调用：procedure，无返回值
函数调用：function
程序：二进制执行文件
内核设计流派：
单内核(monolithic kernel)：Linux
把所有功能集成于同一个程序
微内核(micro kernel)：Windows,Solaris
每种功能使用一个单独子系统实现
Linux内核特点：
支持模块化：.ko（内核对象）
如：文件系统，硬件驱动，网络协议等
支持内核模块的动态装载和卸载
组成部分：
核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release
ramdisk：辅助的伪根系统
CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img
模块文件：/lib/modules/VERSION-release
既然启动是一件严肃的事情，那我们就一起来了解一下启动的过程：
系统启动过程简介：
1、加载BIOS的硬件信息与进行自我检测，并依据设置取得第一个可启动的设备；
2、读取并执行第一个启动设备内的MBR的 boot loader （既是grub,spfdisk等程序）；
3、依据boot loader的设置加载Kernel,kernel会开始检测硬件与加载驱动程序；
4、在硬件驱动成功后，Kernel会主动调动init进程，而init会取得run-level信息；
5、init执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件来准备软件执行的操作环境（如网络、时区等）；
6、init执行run-level的各个服务的启动（script方式）；
7、init执行/etc/rc.d/rc.local文件；
8、init执行终端机模拟程序mingetty来启动login程序，最后等待用户登录。
详细说明：
1、加载BIOS的硬件信息与进行自我检测，并依据设置取得第一个可启动的设备；
启动系统首先就要加载BIOS，并通过BIOS加载CMOS的信息，然后通过CMOS内的设置取得主机的各项硬件配置信息。
然后进行开机自检POST(Power-on Self Test)。开始执行硬件检测的初始化。接下来就开始启动设备的数据读取。
POST：Power-On-Self-Test，加电自检，是BIOS功能的一个主要部分。负责完成对CPU、主板、内存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘、CD-ROM光驱等硬件情况的检测。
ROM：BIOS（Basic Input and Output System)，保存着有关计算机系统最重要的基本输入输出程序，系统信息设置、开机加电自检程序和系统启动自举程序等。
RAM：CMOS互补金属氧化物半导体，保存各项参数的设定,按次序查找引导设备，第一个有引导程序的设备为本次启动设备
2、读取并执行第一个启动设备内的MBR的 boot loader
因为系统软件都存放在硬盘当中，所以BIOS会指定启动的设备，让我们可以读取到系统的内核文件，由于不同的操作系统的文件系统格式不同，所以必须要以一个引导装载程序来处理内核文件的加载问题。这个程序就被成为boot loader。而boot loader程序就安装在启动设别的第一个扇区内，也就是MBR内。
思考：这里有一个有趣的问题：
既然内核文件需要loader来读取，每个操作系统的loader都不相同，那么BIOS是怎么找到MBR内的loader呢？
其实BIOS是通过硬件的INT 13 中断功能来读取MBR的，只要BIOS可以检测到你的磁盘，那么他就可以通过INT 13 来读取该磁盘中第一个扇区内的MBR中的信息，这样就可以执行boot loader了。
bootloader:引导加载器，引导程序
①提供菜单，用户可以选择不同的启动项，这也是多重引导的重要功能；
②加载内核文件：直接指向可启动的程序区段来开始启动操作系统；
③转交其他的loader：将引导程序转交给其他的loader来执行；
因为具有菜单的功能，所以我们可以现在不同的内核来启动系统；也因为具有转交给其他的loader的功能，所以可以实现，一机多系统。
但是：
windows: ntloader，仅是启动OS ；windows默认没有控制权转交的功能，
Linux：功能丰富，提供菜单，允许用户选择要启动系统或不同的内核版本；把用户选定的内核装载到内存中的特定空间中，解压、展开，并把系统控制权移交给内核
所以，要实现多系统，只能先装windows，再装linux，因为linux可以把引导转载程序的控制权交给windows来管理。此时的windows的loader就会接管启动流程，这样就可以加载内核文件了。
3、依据boot loader的设置加载Kernel,kernel会开始检测硬件与加载驱动程序；
linux会将内核解压缩到内存中，并且利用内核的功能来开始测试与驱动各个周边的设备，包括CPU，存储设备，网卡等。同时内核也会对自己的功能重新检测一下硬件。而不一定会使用BIOS检测到的硬件信息，也就是说，从此时开始内核开始完全接管BIOS后的工作。
那么内核文件存放在哪里呢？
一般来说内核文件存放在/boot下，并且取名为vmlinuz
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config-2.6.32-642.el6.x86_64 ：此版本内核被编译时选择的功能和模块配置文件；
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grub：引导装载程序 grub 相关数据目录
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System.map-2.6.32-642.el6.x86_64：内核功能放置到内存地址的对应表
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initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img：虚拟文件系统文件
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vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64：内核文件！
根据这些文件的名字，我们也可以知道此版本的linux内核为2.6.32-642.el6.x86_64这个版本，因为linux内核是可以通过动态加载内核模块的(即驱动程序)，这些模块存放在/lib/modules/目录内。由于模块放置在磁盘根目录内，因此在启动的过程中内核必须要挂载根目录，这样才能读取到内核模块提供的加载驱动程序的功能。
为了防止影响到磁盘内文件系统，因此启动的过程中根目录是以只读的形式挂载的。
bootloader是系统的启动加载器。通常情况下，引导程序都安装在bootloader中。以我们常见的grup为例，grub分为stage1，stage1.5，stage2。其中stage1的代码是直接存放在mbr中的。当BIOS将控制权传递给MBR后，stage1的代码就开始运行，它主要负责将stage1.5或者stage2的内容加载在内存中。stage2被加载到内存中后，就会读取grub的配置文件grub.conf
思考： 现在就遇到一个问题，内核并不认识设备，所以需要去加载驱动程序，但是驱动程序都在/lib/modules/目录内，而根目录现在根本就没办法挂载，那是怎么读取到/lib/modules/目录内的驱动程序的？
在这种情况下，linux系统是依靠虚拟文件系统来解决这个问题的，
虚拟文件系统（initialRAM disk）：
一般文件名为："/boot/initramfs-版本号.img" 这个文件能够通过boot loader加载到内存中，然后被仿真成一个根目录，且仿真文件系统内有一个可执行的程序，可以通过该程序加载启动过程中最需要的内核模块，通常这些模块就是RAID,LVM等文件系统与磁盘接口的驱动程序。载入完成之后，会帮助内核重新调用/sbin/init/来开始后续的流程。。。
系统初始化过程：
POST --> BootSequence(BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) --> init（systemd）
4、在硬件驱动成功后，Kernel会主动调动init进程，而init会取得run-level信息；