1) System Startup

Đây là bước đầu tiên của quá trình khởi động, ở bước này BIOS thực hiện 1 công việc gọi là POST ( Power-on Self-test ). POST là quá trình kiểm tra tính sẵn sàng phần cứng nhằm kiểm tra thông số và trạng thái của các phần cứng máy tính như bộ nhớ, CPU, thiết bị lưu trữ, card mạng,... Nếu quá trình POST kết thúc thành công, BIOS sẽ cố gắng tìm kiếm và boot 1 hệ điều hành được chứa trong các thiết bị lưu trữ như ổ cứng, CD/DVD, USB.

Thông thường BIOS sẽ kiểm tra ổ đĩa mềm hoặc CD-ROM xem có thể khởi động từ chúng được không, rồi đến phần cứng. Thứ tự của việc kiểm tra các ổ đĩa phụ thuộc vào các cấu hình trong BIOS.

Nếu BIOS không tìm thấy boot device thì sẽ cảnh báo No boot device found.

Nếu hệ điều hành Linux được cài đặt trên đĩa cứng thì sẽ tìm đến Master Boot Record (MBR) tại sector đầu tiên của ổ cứng đầu tiên.

2) MBR Loading

MBR (Master Boot Record) được lưu trữ tại sector đầu tiên của 1 thiết bị lưu trữ dữ liệu, vd /dev/hda hoặc /dev/sda.

MBR rất nhỏ, chỉ 512 byte.

MBR chứa thông tin:

Primary boot loader code (446 byte): cung cấp thông tin boot loader và vị trí boot loader trên ổ cứng.

Partition table information (64 byte): lưu trữ thông tin các partition.

Magic number (2 byte): được sử dụng để kiểm tra MBR, nếu MBR bị lỗi thì nó sẽ khôi phục lại.

3) GRUB Loader

Sau khi xác định vị trí Boot Loader , bước này sẽ thực hiện load Boot Loader vào bộ nhớ và đọc thông tin cấu hình sau đó hiển thị GRUB boot menu để user lựa chọn. Nếu user không chọn OS thì sau khoảng thời gian được định sẵn, GRUB sẽ load kernel default vào memory để khởi động.

Đối với các hệ thống sử dụng EFI/UEFI , các firmware UEFI sẽ đọc dữ liệu Boot Manager để tìm các ứng dụng UEFI. Firmware sẽ chạy ứng dụng UEFI.

4) Kernel

Kernel của hệ điều hành sẽ được nạp vào trong RAM . Khi kernel hoạt động thì việc đầu tiên đó là thực thi quá trình INIT.

5) Runlevels (INIT)

Đây là giai đoạn chính của quá trình boot . Quá trình này bắt đầu bằng việc đọc file/etc/inittab:

Runlevel 0: halt - tắt hệ thống

Runlevel 1: single-user mode - không cấu hình network, khởi động các tiến trình và cho phép đăng nhập user non-root

Runlevel 2: multi-user mode - không cấu hình network, khởi động các tiến trình

Runlevel 3: multi-user mode with networking - khởi động hệ thống bình thường trên giao diện dòng lệnh

Runlevel 4: undefined

Runlevel 5: X11 - khởi động hệ thống trên giao diện đồ họa

Runlevel 6: reboot - khởi động lại hệ thống

6) User Prompt

Người dùng đăng nhập và sử dụng

Thiết lập chế độ khởi động mặc định

Multi-user.target (INIT 3): Chế đô dòng lệnh Command Mode (non-graphics). User chỉ sử dụng các lệnh (command) để thao tác. Ở chế độ này Server dùng rất ít RAM.

Graphical.target (INIT 5): Chế độ GUI, mặc định khi install OS ở chế độ GNOME là ta đang sử dụng Graphical.target

Các lệnh thiết lập:

Thiết lập Multi-user.target mặc định khi khởi động:

# systemctl set-default multi-user.target

Thiết lập Graphical.target mặc định khi khởi động:

# systemctl set-default graphical.target

Kiểm tra chế độ mặc định khi khởi động hiện tại:

# systemctl get default

Chuyển đổi tạm thời từ graphical -> multi-user:

# systemctl isolate multi-user.target

hoặc

# init 3

Chuyển đổi tạm thời từ multi-user -> graphical:

# systemctl isolate graphical.target

hoặc

# init 5