Linux启动顺序、运行级别及开机启动

封面图 • 2025-11-22 • Linux

Linux系统的启动过程是一个从硬件到操作系统的逐步初始化过程。以下是**Linux启动顺序、运行级别及开机启动**的详细说明：

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## 一、Linux启动顺序

### 1. **BIOS/UEFI 初始化**
- 系统加电后，首先执行的是**BIOS（Basic Input/Output System）**或**UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）**。
- BIOS/UEFI会进行自检（POST - Power-On Self Test），检查硬件是否正常。
- 根据配置选择启动设备（如硬盘、U盘、光盘等）。

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### 2. **引导加载程序（Bootloader）**
- 从硬盘中读取**引导扇区**，加载**Bootloader**（如 GRUB、LILO、Syslinux 等）。
- Bootloader 会加载内核（kernel）和初始内存盘（initramfs）。

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### 3. **加载 Linux 内核**
- 内核开始初始化硬件设备，挂载根文件系统（root filesystem）。
- 内核会执行第一个进程：`/sbin/init`（在较新的系统中可能为 `systemd` 或 `sysvinit`）。

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### 4. **初始化进程（Init Process）**
- **`init`** 是所有用户空间进程的父进程（PID=1）。
- 根据系统使用的初始化系统（如 `systemd`、`sysvinit`、`upstart`）执行不同的初始化流程。

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## 二、运行级别（Runlevels）

**运行级别**（Runlevel）是 Linux 中定义系统运行状态的一个数字，用于控制哪些服务可以运行。

| 运行级别 | 描述 |
|----------|------|
| **0** | 关机（Shut down） |
| **1** | 单用户模式（Single-user mode）：仅限 root 用户，用于系统维护 |
| **2** | 多用户模式（不带网络） |
| **3** | 完整多用户模式（带网络）：命令行界面 |
| **4** | 未定义（通常保留） |
| **5** | 图形界面模式（GUI） |
| **6** | 重启（Reboot） |

> ⚠️ 注意：某些发行版（如 Ubuntu）可能不使用传统的 runlevel 概念，而是通过 systemd 的 target 来管理。

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## 三、开机启动流程详解（以 `systemd` 为例）

### 1. **Bootloader 加载内核和 initramfs**
- GRUB 读取 `/boot/grub/grub.cfg` 文件，加载内核和 initramfs 到内存。

### 2. **内核初始化**
- 内核解压并加载到内存，执行 `/init`（实际是 initramfs 中的 `/init` 脚本）。
- initramfs 会加载必要的驱动模块，挂载根文件系统。

### 3. **进入 `systemd`**
- `/sbin/init`（即 `systemd`）作为 PID=1 的进程启动。
- systemd 会根据默认目标（default target）启动相应的服务。

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## 四、systemd 的目标（Targets）

`systemd` 使用 **targets** 替代了传统的 runlevels：

| Target | 对应传统 runlevel | 描述 |
|--------|-------------------|------|
| `poweroff.target` | 0 | 关机 |
| `rescue.target` | 1 | 单用户模式 |
| `multi-user.target` | 3 | 多用户模式（无图形） |
| `graphical.target` | 5 | 图形界面 |
| `reboot.target` | 6 | 重启 |

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## 五、开机启动项管理

### 1. **Systemd 服务管理**

- 启动服务：
  ```bash
  sudo systemctl start <service-name>
  ```

- 设置开机启动：
  ```bash
  sudo systemctl enable <service-name>
  ```

- 查看服务状态：
  ```bash
  systemctl status <service-name>
  ```

- 查看默认目标：
  ```bash
  systemctl get-default
  ```

- 更改默认目标：
  ```bash
  sudo systemctl set-default <target>
  ```

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### 2. **SysVinit 服务管理（旧系统）**

- 启动服务：
  ```bash
  sudo service <service-name> start
  ```

- 设置开机启动：
  ```bash
  sudo update-rc.d <service-name> enable
  ```

- 查看运行级别：
  ```bash
  who -r
  ```

- 修改运行级别：
  ```bash
  sudo init <runlevel>
  ```

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## 六、常见问题排查

### 1. **无法启动系统**
- 检查 `/var/log/boot.log` 或使用 `journalctl -b` 查看日志。
- 检查 `/etc/inittab`（SysVinit）或 `/etc/systemd/system/default.target`（systemd）。

### 2. **服务未启动**
- 使用 `systemctl list-units --type=service` 查看服务状态。
- 检查服务配置文件（如 `/etc/systemd/system/<service>.service`）。

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## 七、总结

| 阶段 | 内容 |
|------|------|
| BIOS/UEFI | 硬件自检，选择启动设备 |
| Bootloader | 加载内核和 initramfs |
| 内核 | 初始化硬件，挂载根文件系统 |
| Init | 执行初始化脚本（systemd/sysvinit） |
| Runlevel/Target | 控制系统运行状态和服务启动 |
| 开机启动 | 通过 systemd 或 sysvinit 管理服务 |

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如果你有特定的 Linux 发行版（如 CentOS、Ubuntu、Debian），我可以提供更详细的启动流程说明。需要吗？