Linux系统的启动是一个涉及硬件、固件和软件协同工作的复杂过程，从按下电源键到用户登录界面，大致可分为硬件初始化、引导加载、内核加载、初始化进程及用户登录五个阶段。
硬件初始化阶段,当电源接通后，主板上的固件（BIOS或UEFI）首先进行开机自检（POST），检测CPU、内存、硬盘等关键硬件是否正常，随后，固件根据预设的启动顺序（如硬盘、U盘、网络）查找可启动设备，传统BIOS通过读取启动设备的第一个扇区（MBR，主引导记录）获取引导信息，而现代UEFI（统一可扩展固件接口）则通过读取GPT（GUID分区表）分区中的EFI系统分区（ESP）下的引导程序，实现了更安全、高效的启动，还支持图形化界面和驱动加载，为后续启动奠定基础。
接下来是引导加载阶段,固件找到启动设备后，会加载引导加载程序（Boot Loader），Linux系统中常用的是GRUB（Grand Unified Bootloader），GRUB的主要任务是加载Linux内核和初始内存盘（initramfs），并可能提供启动选项（如选择不同内核版本或进入恢复模式），GRUB分为多个阶段：stage1位于MBR或ESP的引导扇区，负责加载stage1.5（用于处理文件系统，如ext4、NTFS），再由stage1.5加载stage2（主程序），stage2读取配置文件（grub.cfg），确定启动内核的路径和参数，最终将内核和initramfs加载到内存中。
然后是内核加载阶段,内核（通常为vmlinuz）被加载到内存后，GRUB会将控制权交给内核，内核首先进行自身初始化，包括设置CPU、内存管理、中断等核心功能，随后通过initramfs提供的临时根文件系统，加载必要的硬件驱动（如磁盘控制器、文件系统驱动），以便能够挂载真正的根文件系统（/），initramfs是一个精简的Linux环境，包含驱动、工具和脚本，其核心任务是在内核启动初期提供必要的支持，确保根文件系统能被正确识别和挂载，之后，内核会卸载initramfs，将根文件系统切换到真正的根分区，并启动第一个用户态进程。
初始化进程阶段是系统从内核态转向用户态的关键,内核启动完成后，会执行第一个用户态进程，通常是init或其替代者（如systemd、upstart），现代Linux发行版多采用systemd，它通过读取配置文件（如default.target）管理系统的运行目标（如多用户模式、图形界面模式），并启动系统服务（如网络、日志、安全服务），systemd采用并行启动机制，通过依赖关系管理服务顺序，相比传统的SysV init（串行启动）效率更高，systemd还会挂载文件系统（根据/etc/fstab配置）、设置主机名、启动交换分区等，完成系统基础环境的初始化。
用户登录阶段,系统初始化完成后，根据运行目标启动登录管理器：如果是图形界面模式，会启动gdm、sddm等图形登录管理器，显示登录界面；如果是命令行模式，则启动getty等终端程序，提供文本登录界面，用户输入正确的用户名和密码后，登录程序（如bash、zsh）会加载用户配置文件（如.bashrc、.profile），设置环境变量，启动用户桌面环境（如GNOME、KDE）或命令行终端，最终进入用户交互状态，完成整个启动流程。
以下是Linux启动各阶段的简要总结：
| 启动阶段 | 主要组件 | 作用说明 |
|---|---|---|
| 硬件初始化 | BIOS/UEFI | 硬件自检，查找并加载启动设备 |
| 引导加载 | GRUB | 加载内核和initramfs，提供启动选项 |
| 内核加载 | Linux内核+initramfs | 初始化硬件，挂载根文件系统 |
| 初始化进程 | systemd | 管理系统服务、挂载文件系统、设置运行环境 |
| 用户登录 | 登录管理器/getty | 提供用户登录接口，加载用户环境 |
FAQs
Q1：为什么Linux启动需要initramfs？它和根文件系统有什么区别？
A1：initramfs（初始内存盘）是一个临时的、内存中的根文件系统，主要作用是在内核启动初期提供必要的驱动和工具，帮助内核识别并挂载真正的根文件系统（如ext4、xfs），此时真正的根文件系统可能还未被加载，且内核可能缺少某些硬件驱动（如RAID、LVM），而initramfs包含了这些驱动和挂载工具，确保内核能够访问根分区，区别在于，initramfs是临时性的，在根文件系统挂载后会被卸载；而根文件系统是持久化的，存储着系统核心文件、用户数据等。
Q2：systemd相比传统的SysV init有什么优势？
A2：systemd的优势主要体现在启动效率和管理能力上，systemd采用并行启动机制，通过依赖关系图（而不是串行执行脚本）同时启动多个服务，大幅缩短启动时间；而SysV init按预设顺序逐个执行启动脚本（如/etc/rc3.d/下的服务），效率较低，systemd支持自动依赖管理、资源控制（如限制内存、CPU）、日志集中管理（journald）等，功能更强大；而SysV init依赖简单的脚本和运行级别（0-6），管理复杂度较高，systemd还支持按需启动（即服务在被访问时才启动）和状态监控，提升了系统稳定性和资源利用率。
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