Linux系統啟動過程解析：從BIOS到登錄界面

一、BIOS啟動階段

在電腦開啟的瞬間，計算機會首先加載主板上的BIOS固件，這部分程序負責硬件相關的初始化工作，比如檢測內存、檢測硬盤、檢測顯卡等。同時，BIOS還會從固定位置讀取引導扇區（boot sector）的內容，將控制權交給引導扇區的程序，進入下一個階段。

二、引導加載階段

引導扇區中的程序通常是一個小型的引導加載程序（bootloader），最常見的引導加載程序是GRUB。引導程序首先會讀取配置文件/grub/grub.cfg，這個文件包含了啟動菜單和內核選項。

grub.cfg示例:

menuentry 'Ubuntu' {
    linux /vmlinuz-4.10.0-42-generic root=/dev/sda1 ro quiet splash
    initrd /initrd.img-4.10.0-42-generic
}

上面的示例中，menuentry定義了啟動項的名稱，linux行指定了內核文件的位置和內核啟動參數，initrd行指定了初始內存盤（initrd）文件的位置，initrd里可以包含一些加載內核所必要的模塊和設備驅動。

三、內核啟動階段

引導程序將控制權轉交給內核，內核首先會進行硬件偵測，尋找所有可用的I/O設備，初始化中斷、內存和各種驅動程序。

隨後，內核會嘗試掛載root文件系統，這個過程是通過讀取fstab文件中的內容來完成的。

fstab示例:

/dev/sda1       /           ext4        errors=remount-ro 0       1
/dev/sda2       none        swap        sw                0       0

fstab文件中定義了已有的存儲設備的掛載點。上面的實例定義了/dev/sda1作為根文件系統的掛載點，使用ext4文件系統，並啟用錯誤日誌、請求重新掛載等功能。

內核成功掛載文件系統後，會執行/sbin/init程序，這個程序是系統的初始化管理程序。

四、系統初始化階段

初始化程序會啟動各種守護進程和系統服務，比如控制台、網絡、遠程文件共享、系統日誌等。這些服務會連接到本地或者遠程的設備和網絡，並開始提供各種服務。

最後系統加載登錄管理器，等待用戶登錄。Linux系統中最常見的登錄管理器是GDM和LightDM。

當用戶輸入用戶名和密碼後，系統開始啟動用戶的會話，並加載用戶的首選項和設置。

五、總結

在Linux系統啟動時，BIOS首先會啟動並初始化硬件，然後將控制權交給引導扇區，引導程序會讀取配置文件並引導內核啟動。內核啟動後會進行硬件偵測和文件系統掛載，接着會進入系統初始化階段啟動各種服務。最後啟動登錄管理器，等待用戶登錄。