【温故知新】Linux系统启动流程（BIOS+GRUB模式）

一、硬件初始化阶段
1、电源自检（POST）
按下电源键，主板 BIOS 固件启动，依次检测 CPU、内存、硬盘控制器、显卡、外设等核心硬件，故障则通过蜂鸣 / 屏幕提示终止启动，无异常则进入下一步。
2、BIOS 固件初始化，定位启动设备并加载GRUB第一扇区
BIOS 加载自身固化驱动，初始化已检测通过的硬件，建立基础硬件运行环境，识别本地存储设备（硬盘/SSD）。BIOS 按 CMOS 中预设的启动顺序（硬盘/U盘/光驱），找到目标启动硬盘，读取硬盘主引导记录（MBR，磁盘首个 512 字节），加载其中的 GRUB 第一阶段（Stage1）引导程序，将控制权移交 GRUB。

二、引导加载阶段
3、GRUB Stage1 执行
MBR 中的 Stage1 程序无完整驱动，仅负责定位并加载硬盘中 **/boot 分区 ** 的 GRUB Stage1.5 程序（位于 MBR 之后、第一个分区之前的空闲扇区）。
4、GRUB Stage1.5 加载
加载 Stage1.5 并初始化，其集成了文件系统驱动（ext4/xfs 等），可直接识别 /boot 分区的文件系统，无需依赖其他程序。
5、GRUB Stage2 加载
通过 Stage1.5 读取 /boot/grub 目录下的完整 GRUB 程序（Stage2），加载 GRUB 核心模块，完成引导程序自身初始化。
6、内核加载准备
读取 /boot/grub/grub.cfg 配置文件，多系统场景显示启动菜单（超时选默认项），将 Linux 内核镜像（vmlinuz）、初始内存盘（initramfs/initrd）加载至物理内存，向内核传递根分区位置、启动参数等信息。

三、内核启动阶段
7、内核解压与初始化
内核在内存中自解压并运行，初始化 CPU、内存管理、进程调度、中断处理等内核核心子系统。
8、加载临时驱动与文件系统
挂载 initramfs 为临时根文件系统，加载硬盘、文件系统等内核原生未集成的必要驱动，为挂载真实根分区做准备。
9、挂载根文件系统
通过临时驱动识别并以只读模式挂载真实根文件系统（ext4/btrfs/xfs 等）。
10、切换根文件系统
从 initramfs 临时根切换至真实根分区，释放 initramfs 占用的内存资源。
11、启动第一个用户进程
内核启动首个用户空间进程（主流为 systemd，传统为 init），PID 固定为 1，内核将系统控制权完全移交用户空间，内核启动阶段完成。

四、用户空间初始化
12、初始化系统启动
systemd 读取核心配置文件（/etc/systemd/system/default.target），确定系统默认启动目标。
13、启动基础服务
按服务依赖关系并行启动基础核心服务：udev（硬件动态管理）、日志服务（journald/rsyslog）、/etc/fstab 配置的非根分区挂载（并将根分区从只读改为读写）等。
14、启动目标单元服务
根据默认启动目标（multi-user.target 命令行 /graphical.target 图形界面），启动对应服务组（如网络、SSH、定时任务等）。
15、登录界面 / Shell 就绪
启动字符终端 getty 进程或图形登录管理器（GDM/LightDM），显示登录提示 / 可视化登录界面，Linux 系统启动完成，进入可操作状态。

关键差异
1、BIOS 无 EFI 系统分区（ESP），依赖 MBR 加载引导程序，而 UEFI 直接从 ESP 加载 grubx64.efi。
2、BIOS 下 GRUB 为多阶段加载（Stage1→Stage1.5→Stage2），解决 MBR 空间不足（仅 512 字节）无法存储完整引导程序的问题；UEFI 下 GRUB 为单阶段直接加载。