Linux 系統啟動流程深度解析：從 BIOS 到登入 Shell

啟動階段總覽

1. 載入 BIOS 硬體資訊
2. 讀取 MBR 的 Boot Loader 引導資訊
3. 載入核心
4. 核心執行 /sbin/init 載入 /etc/inittab 執行 rc.sysinit
5. 啟動核心外掛模組（/etc/modules.conf）
6. init 執行對應執行等級的批次腳本
7. 執行 /bin/login 程式
8. 登入後以 Shell 管理主機

詳細啟動過程

1. BIOS 自檢

識別第一顆硬碟及空間後，控制權移交給引導載入程式。

2. 引導載入程式

載入硬碟前 512 位元組（MBR）到記憶體，MBR 中的引導載入程式（如 GRUB）接管控制權，隨後將控制權傳遞給 Linux 核心。

3. 載入 RAM 磁碟

提供最小 Linux 環境，在掛載真實根檔案系統前執行程式。

4. 在 RAM 磁碟中執行 init

• 載入核心模組：依硬體配置載入驅動程式（尤以硬碟驅動最關鍵），以訪問根檔案系統。
• 管理 RAID 與 LVM：若根檔案系統位於 RAID/LVM，init 會啟用相應支援。
• 掛載最終根檔案系統：尋找、檢查、掛載。

5. 執行根檔案系統上的 init

成功後清除 RAM 磁碟，讀取 /etc/inittab 執行真正的 init。關鍵腳本：

• /etc/rc.d/rc.sysinit：系統初始化腳本（掛載 /proc、設定系統時鐘、環境變數、初始化 USB/HID、設定 PnP、載入鍵盤映射/字體/模組、初始化 RAID/LVM、檢查/掛載檔案系統、啟用 swap/磁碟配額/序列埠、產生啟動日誌等）
• /etc/rc.d/rcX.d/[KS]*：依執行等級（X）啟動/停止服務（K 開頭停止、S 開頭啟動）
• /etc/rc.d/rc.local：本地特殊配置
• 不同等級特殊服務：mingetty（等級 1 除外）、xdm/gdm/kdm（等級 5）

init 進程與 /etc/inittab

init 是核心啟動的第一個進程（PID=1），讀取 /etc/inittab 配置。每行格式：id:runlevels:action:process

• id：唯一識別碼
• runlevels：適用執行等級（0-6）
• action：respawn（重啟）、wait（等待結束）、once（執行一次）、boot（啟動時執行）、bootwait、off、initdefault（預設等級）、sysinit、powerwait/fail/okwait、ctrlaltdel
• process：要執行的指令

範例 /etc/inittab

# 執行等級定義
# 0 - halt          # 1 - Single user
# 2 - Multiuser no NFS  # 3 - Full multiuser
# 4 - unused        # 5 - X11
# 6 - reboot

id:3:initdefault:          # 預設等級 3
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6

ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure"
pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored"

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
...
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

為何保留字元模式？

• 高效完成所有系統管理任務
• 遠端登入進入的即是字元模式
• 節省圖形環境資源開銷

虛擬控制台

預設 6 個（Alt+F1~F6 切換）。若啟動圖形介面（startx），以 Ctrl+Alt+F1~F6 切字元終端，Ctrl+Alt+F7 回圖形。

登出與使用者切換

• 登出：logout 或 Ctrl+D
• 超級使用者提示符 #，一般使用者 $
• 退出：exit
• Linux 嚴格區分大小寫
• 建議以一般使用者登入，需 root 權限時用 su - 切換

執行等級

查看目前等級：runlevel；切換：init [0-6] 或 telinit。

關機與重啟指令

• init 0/halt/poweroff：關機
• init 6/reboot：重啟
• shutdown：多使用者環境推薦，可發送警告訊息、阻止新登入、通知進程儲存資料

shutdown [參數] time [warning-message]
time 格式：hh:mm | +m | now
參數：-t 秒延遲、-k 僅發警告、-r 重啟、-h 關機、-f 重啟跳過 fsck、-F 強制 fsck
例：shutdown -r +5 "5分鐘後重啟"
    shutdown -h now
    shutdown -r -F now