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6RB2110-0FD01 Linux 操作系統的啟動過程

當計算機電源通電后，BIOS會進行開機自檢(Power-On-Self-Test, POST)，對硬件進行檢測和初始化。因為操作系統的啟動會使用到磁盤、屏幕、鍵盤、鼠標等設備。下一步，磁盤中的個分區，也被稱為MBR(Master Boot Record)主引導記錄，被讀入到一個固定的內存區域并執行。這個分區中有一個非常小的，只有 512 字節的程序。程序從磁盤中調入 boot 獨立程序，boot 程序將自身復制到高位地址的內存從而為操作系統釋放低位地址的內存。

復制完成后，boot 程序讀取啟動設備的根目錄。boot 程序要理解文件系統和目錄格式。然后 boot 程序被調入內核，把控制權移交給內核。直到這里，boot 完成了它的工作。系統內核開始運行。

內核啟動代碼是使用匯編語言完成的，主要包括創建內核堆棧、識別 CPU 類型、計算內存、禁用中斷、啟動內存管理單元等，然后調用 C 語言的 main 函數執行操作系統部分。

這部分也會做很多事情，首先會分配一個消息緩沖區來存放調試出現的問題，調試信息會寫入緩沖區。如果調試出現錯誤，這些信息可以通過診斷程序調出來。

然后操作系統會進行自動配置，檢測設備，加載配置文件，被檢測設備如果做出響應，就會被添加到已鏈接的設備表中，如果沒有相應，就歸為未連接直接忽略。

配置完所有硬件后，接下來要做的就是仔細手工處理進程0，設置其堆棧，然后運行它，執行初始化、配置時鐘、掛載文件系統。創建init 進程(進程 1 )和守護進程(進程 2)。

init 進程會檢測它的標志以確定它是否為單用戶還是多用戶服務。在前一種情況中，它會調用 fork 函數創建一個 shell 進程，并且等待這個進程結束。后一種情況調用 fork 函數創建一個運行系統初始化的 shell 腳本（即 /etc/rc）的進程，這個進程可以進行文件系統一致性檢測、掛載文件系統、開啟守護進程等。

然后 /etc/rc 這個進程會從 /etc/ttys 中讀取數據，/etc/ttys 列出了所有的終端和屬性。對于每一個啟用的終端，這個進程調用 fork 函數創建一個自身的副本，進行內部處理并運行一個名為getty的程序。

getty 程序會在終端上輸入

login:

等待用戶輸入用戶名，在輸入用戶名后，getty 程序結束，登陸程序/bin/login開始運行。login 程序需要輸入密碼，并與保存在/etc/passwd中的密碼進行對比，如果輸入正確，login 程序以用戶 shell 程序替換自身，等待個命令。如果不正確，login 程序要求輸入另一個用戶名。

整個系統啟動過程如下

進程和線程篇

多處理系統的優勢

隨著處理器的不斷增加，我們的計算機系統由單機系統變為了多處理系統，多處理系統的吞吐量比較高，多處理系統擁有多個并行的處理器，這些處理器共享時鐘、內存、總線、外圍設備等。

多處理系統由于可以共享資源，因此可以開源節流，省錢。整個系統的可靠性也隨之提高。

什么是進程和進程表

進程就是正在執行程序的實例，比如說 Web 程序就是一個進程，shell 也是一個進程，文章編輯器 typora 也是一個進程。

操作系統負責管理所有正在運行的進程，操作系統會為每個進程分配特定的時間來占用 CPU，操作系統還會為每個進程分配特定的資源。

操作系統為了跟蹤每個進程的活動狀態，維護了一個進程表。在進程表的內部，列出了每個進程的狀態以及每個進程使用的資源等。

什么是線程，線程和進程的區別

這又是一道老生常談的問題了，從操作系統的角度來回答一下吧。

我們上面說到進程是正在運行的程序的實例，而線程其實就是進程中的單條流向，因為線程具有進程中的某些屬性，所以線程又被稱為輕量級的進程。瀏覽器如果是一個進程的話，那么瀏覽器下面的每個 tab 頁可以看作是一個個的線程。

下面是線程和進程持有資源的區別

線程不像進程那樣具有很強的獨立性，線程之間會共享數據

創建線程的開銷要比進程小很多，因為創建線程僅僅需要堆棧指針和程序計數器就可以了，而創建進程需要操作系統分配新的地址空間，數據資源等，這個開銷比較大。

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