当我们摁下电源键，Linux服务器发生了什么？

Linux系统的启动过程并不是大家想象中的那么复杂，其过程可以分为5个阶段：

1. 内核的引导。
2. 运行 init。
3. 系统初始化。
4. 建立终端 。
5. 用户登录系统。

1️⃣内核的引导

当计算机打开电源后，首先是BIOS开机自检，按照BIOS中设置的启动设备（通常是硬盘）来启动。操作系统接管硬件以后，首先读入 /boot 目录下的内核文件。

什么是BIOS？

BIOS = Basic Input/Output System（基本输入输出系统）

BIOS 是计算机启动时运行的第一个软件，它固化在主板的 ROM 芯片中，负责初始化硬件并引导操作系统。

# 查看 BIOS 信息（Linux）
dmidecode -t bios

BIOS核心作用

1. 上电自检 (POST - Power-On Self Test)

开机时 BIOS 会检查关键硬件是否正常工作：

• CPU 是否正常

• 内存是否可用

• 显卡是否正常

• 键盘、鼠标等外设

bash
# POST 过程
开机 → BIOS 读取 CMOS 配置 → 检测 CPU → 检测内存 → 检测显卡 → 检测存储设备 → 初始化硬件

2. 硬件初始化

为硬件设置初始状态，分配资源（IRQ、I/O 端口、内存地址等）。

3. 引导加载程序 (Bootloader)

BIOS 按照设置的启动顺序查找可引导设备：

启动顺序示例：
1. 硬盘（HDD/SSD）
2. USB 设备
3. 光驱（CD/DVD）
4. 网络启动（PXE）

找到引导设备后，读取第一个扇区（MBR），将控制权交给引导加载程序。

4. 提供运行时服务

提供基本的硬件访问接口（中断调用），供操作系统在启动初期使用。

BIOS的启动流程

2️⃣运行init

init 进程是系统所有进程的起点，你可以把它比拟成系统所有进程的老祖宗，没有这个进程，系统中任何进程都不会启动。

init 程序首先是需要读取配置文件 /etc/inittab。

运行级别

许多程序需要开机启动。它们在Windows叫做"服务"（service），在Linux就叫做"守护进程"（daemon）。

init进程的一大任务，就是去运行这些开机启动的程序。

但是，不同的场合需要启动不同的程序，比如用作服务器时，需要启动Apache，用作桌面就不需要。

Linux允许为不同的场合，分配不同的开机启动程序，这就叫做"运行级别"（runlevel）。也就是说，启动时根据"运行级别"，确定要运行哪些程序。

3️⃣系统初始化

在init的配置文件中有这么一行： si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit　它调用执行了/etc/rc.d/rc.sysinit，而rc.sysinit是一个bash shell的脚本，它主要是完成一些系统初始化的工作，rc.sysinit是每一个运行级别都要首先运行的重要脚本。

它主要完成的工作有：激活交换分区，检查磁盘，加载硬件模块以及其它一些需要优先执行任务。

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

这一行表示以5为参数运行/etc/rc.d/rc，/etc/rc.d/rc是一个Shell脚本，它接受5作为参数，去执行/etc/rc.d/rc5.d/目录下的所有的rc启动脚本，/etc/rc.d/rc5.d/目录中的这些启动脚本实际上都是一些连接文件，而不是真正的rc启动脚本，真正的rc启动脚本实际上都是放在/etc/rc.d/init.d/目录下。

而这些rc启动脚本有着类似的用法，它们一般能接受start、stop、restart、status等参数。

/etc/rc.d/rc5.d/中的rc启动脚本通常是K或S开头的连接文件，对于以 S 开头的启动脚本，将以start参数来运行。

而如果发现存在相应的脚本也存在K打头的连接，而且已经处于运行态了(以/var/lock/subsys/下的文件作为标志)，则将首先以stop为参数停止这些已经启动了的守护进程，然后再重新运行。

这样做是为了保证是当init改变运行级别时，所有相关的守护进程都将重启。

至于在每个运行级中将运行哪些守护进程，用户可以通过chkconfig或setup中的"System Services"来自行设定。

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4️⃣建立终端

rc执行完毕后，返回init。这时基本系统环境已经设置好了，各种守护进程也已经启动了。

init接下来会打开6个终端，以便用户登录系统。在inittab中的以下6行就是定义了6个终端：

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

从上面可以看出在2、3、4、5的运行级别中都将以respawn方式运行mingetty程序，mingetty程序能打开终端、设置模式。

同时它会显示一个文本登录界面，这个界面就是我们经常看到的登录界面，在这个登录界面中会提示用户输入用户名，而用户输入的用户将作为参数传给login程序来验证用户的身份。

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5️⃣用户登录系统

一般来说，用户的登录方式有三种：

• （1）命令行登录
• （2）ssh登录
• （3）图形界面登录

对于运行级别为5的图形方式用户来说，他们的登录是通过一个图形化的登录界面。登录成功后可以直接进入 KDE、Gnome 等窗口管理器。

而本文主要讲的还是文本方式登录的情况：当我们看到mingetty的登录界面时，我们就可以输入用户名和密码来登录系统了。

Linux 的账号验证程序是 login，login 会接收 mingetty 传来的用户名作为用户名参数。

然后 login 会对用户名进行分析：如果用户名不是 root，且存在 /etc/nologin 文件，login 将输出 nologin 文件的内容，然后退出。

这通常用来系统维护时防止非root用户登录。只有/etc/securetty中登记了的终端才允许 root 用户登录，如果不存在这个文件，则 root 用户可以在任何终端上登录。

/etc/usertty文件用于对用户作出附加访问限制，如果不存在这个文件，则没有其他限制。

自启动是在什么时候开始的呢？

举个🌰

时间点	事件	自启动状态
0.000s	按下电源按钮	-
0.001s	BIOS 开始 POST	❌ 未开始
1.500s	BIOS 加载 GRUB	❌ 未开始
2.000s	GRUB 加载内核	❌ 未开始
2.500s	内核开始初始化	❌ 未开始
3.500s	内核启动 initramfs	❌ 未开始
4.000s	内核启动 systemd (PID=1)	✅ 准备阶段
4.500s	systemd 挂载文件系统	✅ 准备阶段
5.000s	systemd 挂载 /data 数据盘	✅ 准备阶段
5.500s	systemd 启动 multi-user.target	✅ 开始启动服务
5.600s	systemd 启动 redis.service	✅ Redis 自启动
5.800s	systemd 启动 nginx.service	✅ Nginx 自启动
6.000s	systemd 启动 nacos.service	✅ Nacos 自启动
7.000s	系统启动完成，显示登录提示	✅ 服务已运行

自启动的本质是：systemd 在系统启动进入 multi-user.target 阶段时，通过扫描并执行 /etc/systemd/system/目录下的软链接，自动启动对应的服务。

记录我的Redis一次报错

Redis.conf 配置了daemon yes

Redis.server 中type=simple

结果无法自启

解决方式

daemonize 设置	systemd Type	结果
yes	forking	✅ 正常，systemd 监控父进程退出
yes	simple	❌ systemd 认为进程意外退出
no	simple	✅ 正常，systemd 直接管理前台进程
no	forking	❌ systemd 等待 fork 超时