BIOS加載bootloader階段
計算機接電之後第一個啟動的是BIOS，因為BIOS是存儲在主板上的一個小程序，空間有限代碼量少因此功能受限。要經過一步步的控制權轉移，最後轉移給功能更加強大的操作系統。
BIOS對系統做一些簡單的初始化工作，然後把控制權交給MBR。約定MBR（Main Boot Record）存在於整個硬盤最開始的扇區。每個扇區都是512字節，MBR引導扇區的內容是：
446字節的引導程序及參數
64字節的分區表（每個分區表項16字節，因此只能有4個主分區）
2字節的結束標誌0x55和0xaa
0x55和0xaa是MBR結束標誌，0x7c00是MBR被加載在內存中的位置。
BIOS結束自己的工作以後，需要把控制權交給MBR，過程是：BIOS找到MBR並且把MBR加載在內存中，跳轉到該位置。
為了方便BIOS尋找，約定好0盤0道1扇區（第一個扇區）用來存儲MBR。MBR內容佔510個字節，剩餘兩個字節用作結束標誌。BIOS不用遍歷這個扇區，只要檢測到有這個標誌就認為這個扇區有可以運行的MBR存在，否則BIOS會報錯。這兩個結束標誌是0x55和0xaa。
關於0x7c00，這是一個歷史遺留問題。MBR的名稱是主引導記錄，MBR主要工作是：建立分區表、引導其他更復雜的程序。8086cpu要求0~30k位置用來存儲中斷向量表，DOS1.0要求的最小內存是32k，因此MBR必須存儲在錢32k中，中斷向量表長度不一定，MBR希望自己有足夠的空間運行（MBR也是程序，程序運行需要用到棧，MBR預估自己需要用到512字節的自身存儲和512字節的堆棧空間），同時儘可能多的留給向量表足夠的空間。綜上，MBR存儲在32k的最後1k空間，也就是從0x7c00開始。
MBR的主要工作是什麼呢?
MBR加載bootloader
執行完了自己的工作，需要把控制權交出去。MBR遍歷分區表中的4個分區，查找操作系統加載器，找到後把CPU交給加載器。MBR怎麼知道加載器存在哪個分區呢？分區表項到 第一個字節就是活動分區標誌，如果該分區存儲了加載器，該標誌被置為0x80，否則是0.MBR只需要遍歷分區表就能找到下一棒選手應該是誰。這裡為了方便MBR找到活動分區上的（因為程序跳轉是需要指明跳轉地址的），約定好加載器就存儲在各分區的開始扇區，這個扇區被稱為操作系統引導扇區也稱為，這個OBR就是我們常見的x86平臺上的grub或者arm平臺上的uboot，這個程序負責的主要工作是加載kernel image 並解壓縮。
bootloader加載kernel
CRUB會根據需求顯示一個可用的內核列表（定義在/etc/grub.con，以及/etc/grub/menu.lst和/etc/grub.conf的軟連接）。你可以選中一個內核，並且可以用附加的內核參數改進它。另外，你還能通過shell終端命令行的方式手動控制整個啟動過程。
Bootloader完成CPU、RAM、網卡等信息的初始化，建立內存的映射關係。在外存上找到kernel image，啟動IO讀入內存。一般kernel image使用zlib壓縮為zImage或者bzImage格式，讀取了image以後，在內核鏡像的頭部，有一個小型的routine，做一些簡單的硬件設置，解壓縮至高端內存（輸出解壓縮提示信息：Decompressing Linux...），加載initrd（注意：這個在後面會作為臨時根文件系統存在）進內存，執行kernel通過
./arch/i386/boot/head。kernel初始化
Bootloader在把控制權交給kernel時候，會傳遞一些參數。這個參數可以是用戶通過bootloader設置的（例如：grub的配置文件grub.conf），或者是bootloader自己檢測到的硬件信息（例如：根設備標識、頁面大小、內核需要的命令信息）。
內核先是設置系統的狀態（此部分通過彙編程序head.S完成）：查看CPU類型檢查kernel是否支持此種類型，查找體系類型，初始化寄存器，創建頁表，開啟MMU，建立IDT、GDT、LDT，跳轉到入口函數start_kernel（main.c中，是第一個C函數）處。
在main開始運行的時，PC處於一個實模式，CPU執行一些必要操作後跳轉到保護模式。這裡，有兩個很重要的問題：中斷和內存。在實模式下，處理器的中斷向量表始終位於存儲地址0（最開始的位置），而在保護模式下，中斷向量表的位置存儲在稱為IDTR的CPU寄存器中。同是邏輯地址到線性地址轉換實模式和保護模式是不一樣的，保護模式需要一個稱為GDTR的寄存器來加載內存的全局描述符表的地址。因此，go_to_protected_mode調用setup_idt和setup_gdt來安裝臨時中斷描述符表和全局描述符表。
現在我們準備好了跳轉到保護模式了，調用protected_mode_jump，這個函數設置CR0寄存器的PE位，打開A19地址線等等操作跳轉到保護模式。注意此時分頁還是被禁用的，因為暫時還不需要分頁。現在，內存終於可以尋址到4GB，調用32位內核入口點startup_32。
startup_32調用decompress_kernel解壓縮真正的內核，並在顯示器上打印信息Decompress Linux...。解壓縮過的kernel此時會覆蓋解壓縮之前的內核鏡像。解壓縮結束以後，清楚BSS段設置最終的GDT和IDT，構建頁表，打開分頁初始化堆棧，最後跳轉到start_kernel。 上面的過程如下所示：
start_kernel
執行各種初始化函數：初始化IRQ、時鐘、CPU、內存、VFS、中斷向量表、內核子系統等等。最後調用
rest_init
，這幾乎是start_kernel的全部工作，
rest_init
創建一個內核線程，執行
kernel_init
，
rest_init
調用
schedule
啟動任務調度，調用
cpu_idle
。
cpu_idle
永遠運行，只有當進程就緒列表中有就緒進程時候，cpu_idle才會被從CPU上拉下來，當沒有進程時候，這個空閒進程又被拉起來執行，這就是進程0。進程0漫長的工作終於結束了，從BIOS、MBR、Bootloader最後到kernel。雖然進程0從啟動的舞臺上退出了，這並沒有意味著kernel啟動完成了。
進程0剛剛創建了一個內核線程執行
kernel_init
，還記得嗎？我們現在看看這個線程的運行。
kernel_init
負責初始化啟動剩下的CPU，從啟動分析到現在，我們只有一個CPU在運行注意到了嗎？這個CPU我們成為引導CPU，剩下的應用CPU初始化依然需要從實模式開始。最後
kernel_init
調用
init_post
，這個函數嘗試執行一下用戶進程：
/sbin/init
、
/etc/init
、
/bin/init
和
/bin/sh
，如果全部失敗，產生kernel panic。如果上述程序存在，創建進程1運行（這個進程是所有用戶進程的父進程）。過程如下圖所示：
init讀取的第一個文件是
/etc/inittab
，從這裡init決定了我們的Linux操作系統的運行級別。Linux系統有7個運行級別(runlevel)：
level 0:系統停機狀態
level 1:單用戶工作狀態
level 2:多用戶狀態
level 3:完全多用戶狀態
level 4:保留
level 5:X11
level 6:reboot
Init從/etc/fstab
文件中查找分區表信息，用真正的根文件系統替換initrd。Init然後啟動默認運行級別的/etc/init.d目錄中指定的所有服務或者腳本。這是所有服務由init逐個初始化的步驟。在這個過程中，一次一個服務由init啟動，所有守護程序在後臺運行，init繼續管理它們。
至此，內核啟動基本結束了。
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