linux进入命令行的启动流程

linux进入命令行的启动流程详细介绍

Linux 进入命令行的启动流程涉及硬件自检、引导加载程序、内核初始化、系统服务启动等多个阶段，以下是详细步骤：

1. 硬件自检（POST，Power-On Self Test）

• 作用：计算机启动时，固件（BIOS/UEFI）首先进行硬件检测，包括 CPU、内存、硬盘、显卡等，确保硬件正常。
• 关键动作：
  • BIOS（传统固件）：基于 MBR（主引导记录），启动顺序可在 BIOS 设置中配置（如优先从硬盘、U 盘启动）。
  • UEFI（新型固件）：替代 BIOS，支持更大硬盘、安全启动（Secure Boot），启动顺序存储在 NVRAM 中，依赖 EFI 系统分区（ESP）。

2. 引导加载程序（Boot Loader）

• 作用：加载并启动操作系统内核。
• 常见引导程序：
  • GRUB（Grand Unified Bootloader）：主流 Linux 引导程序，支持多系统启动、内核参数配置。
  • systemd-boot：轻量级引导程序，与 systemd 集成（部分发行版使用）。

• 关键步骤：
  1. 固件读取引导程序（如 GRUB 位于硬盘 MBR 或 ESP 分区）。
  2. GRUB 显示启动菜单（可选不同内核版本或系统），用户若不干预，默认启动倒计时后加载内核。
  3. GRUB 将内核（vmlinuz）和初始内存磁盘（initramfs/initrd）加载到内存，并传递启动参数（如root=/dev/sda1指定根分区）。

3. 内核初始化（Kernel Initialization）

• 作用：内核解压缩、初始化硬件驱动、挂载临时根文件系统。
• 关键动作：
  1. 内核（vmlinuz）运行，初始化 CPU、内存、中断控制器等底层硬件。
  2. 加载驱动模块（通过initramfs/initrd，包含临时文件系统和必要驱动，如存储控制器驱动）。
  3. 利用initramfs中的脚本（如init）尝试挂载真正的根文件系统（/dev/sda1等），完成后释放initramfs。
  4. 内核启动第一个用户空间进程：init（传统 SysVinit）或 **systemd**（现代主流初始化系统，PID=1）。

4. init 进程启动（systemd 时代）

• 作用：接管系统初始化，启动服务、配置运行目标。
• 核心组件（以 systemd 为例）：
  1. systemd 初始化：
     • 读取配置文件：/etc/systemd/system/default.target（默认目标，如命令行或图形界面）。
     • 命令行对应目标：multi-user.target（等价于传统 Runlevel 3）。
     • 图形界面对应目标：graphical.target（依赖multi-user.target，额外启动桌面环境）。

  2. 生成内核参数：
     • 若启动时指定参数（如systemd.unit=multi-user.target），可强制进入命令行。

  3. 启动系统服务：
     • 按依赖关系并行启动服务（如网络network.target、文件系统检查fsck、日志服务systemd-journald等）。
     • 关键服务路径：/etc/systemd/system/下的符号链接指向/usr/lib/systemd/system/中的服务定义。

5. 进入命令行环境

• 目标激活（Target Activation）：
  • systemd 激活multi-user.target，触发启动终端服务（getty进程）。
  • getty负责初始化终端（如tty1-tty6），显示登录提示符（如login:）。

• 终端登录：
  1. 用户输入用户名和密码，或通过密钥认证。
  2. 登录成功后，启动 shell（如bash），加载用户配置（~/.bashrc、~/.profile等），进入命令行交互界面。

6. 补充：传统 SysVinit 与运行级别（Runlevel）

• 虽然现代 Linux 多使用 systemd，但部分旧系统或嵌入式系统仍用 SysVinit：
  • 运行级别：runlevel 3 为多用户命令行模式（无图形界面）。
  • 启动流程：init读取/etc/inittab，启动getty进程到指定终端。
  • 切换命令行：按 Ctrl+Alt+F1~F6 切换虚拟终端（tty1~tty6），tty7通常为图形界面。

总结流程图

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开机 → POST自检 → BIOS/UEFI加载引导程序（GRUB）→ 加载内核 & initramfs → 内核初始化 → 启动systemd（PID=1）

 ↳ systemd读取默认目标（multi-user.target）→ 启动依赖服务 → 启动getty终端 → 显示登录提示 → 用户登录 → 进入命令行

常见问题与操作

• 强制进入命令行：
  • 启动时在 GRUB 菜单按e编辑内核参数，在linux行末尾添加 systemd.unit=multi-user.target 或 3，按F10启动。

• 查看当前目标：systemctl get-default（输出multi-user.target为命令行，graphical.target为图形界面）。
• 切换目标：
  • 临时切换：systemctl isolate multi-user.target（命令行）或 graphical.target（图形界面）。
  • 永久设置：systemctl set-default multi-user.target（默认命令行）。

通过以上流程，Linux 从硬件启动到用户登录命令行的各个环节被完整串联，核心是引导程序、内核、初始化系统（systemd）和终端服务的协同工作。