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6月3日 00:11

Linux 启动流程是怎样的？从 BIOS 到 login 的完整过程

Linux 启动分五个阶段：固件（BIOS/UEFI）→ 引导加载器（GRUB）→ 内核 → init 系统（systemd）→ 用户登录。每个阶段接力完成，任一阶段失败系统就无法启动。

1. 固件阶段：BIOS/UEFI

按下电源键后，CPU 执行固件（烧在主板 ROM 里的程序）：

  • BIOS（传统）：POST 自检 → 扫描启动设备 → 读取第一个扇区（MBR，512 字节）
  • UEFI（现代）：POST 自检 → 读取 EFI 系统分区（ESP）里的 .efi 引导程序

UEFI 比 BIOS 快（跳过 MBR 扫描），支持 GPT 分区（超过 2TB 磁盘），支持安全启动（Secure Boot）。新机器都是 UEFI。

2. 引导加载器：GRUB2

GRUB2 显示启动菜单（如果有多个内核或系统），然后加载 Linux 内核和 initramfs 到内存：

shell
GRUB 菜单
├── Ubuntu, Linux 6.5.0-generic
├── Ubuntu, Linux 6.5.0-generic (recovery)
└── Advanced options

GRUB 的配置在 /boot/grub/grub.cfg。修改用 update-grub 命令，不要直接编辑。

3. 内核阶段

内核加载后：

  1. 解压 initramfs（临时根文件系统，包含基本驱动）
  2. 检测硬件，加载驱动模块
  3. 挂载真正的根文件系统（/）
  4. 执行 /sbin/init（PID 1）

内核启动时的日志用 dmesg 查看。如果卡在某个驱动加载，dmesg 能看到最后一条。

4. init 系统：systemd

现代 Linux 都用 systemd（取代了旧的 SysV init）。systemd 按 target（目标单元）组织启动流程：

shell
sysinit.target        # 基础系统初始化
  ↓
multi-user.target    # 多用户模式（无图形界面）
  ↓
graphical.target     # 图形界面

每个 target 下有多个 service 并行启动（不像旧 init 串行），启动速度更快。

查看启动耗时：

bash
systemd-analyze          # 总耗时
systemd-analyze blame    # 各服务耗时排序

5. 用户登录

  • 文本模式：getty 进程在 tty1-6 显示登录提示
  • 图形模式：GDM/LightDM/SDDM 显示管理器显示登录界面

登录后：

  1. 验证用户密码（/etc/shadow）
  2. 启动用户 shell（/bin/bash 或 /bin/zsh）
  3. 执行 shell 配置文件（.bashrc/.zshrc）
  4. 用户进入系统

常见启动故障

卡在 GRUB：内核或 initramfs 损坏。用 Live USB chroot 修复：grub-install + update-grub。

卡在内核阶段：驱动问题。启动时在 GRUB 菜单按 e 编辑，在 linux 行末加 nomodeset 禁用图形驱动。

卡在 systemd：某个服务启动失败。systemctl status 查看失败服务，systemctl disable 暂时禁用。

忘记密码：GRUB 菜单按 e，linux 行末加 init=/bin/bash，Ctrl+X 启动到 root shell，passwd 修改密码。

标签：Linux