FreeBSD啟動過程。啟動一個計算機和載入作業系統的過程通常被叫做“bootstrap process ”或簡單地叫“booting”。FreeBSD啟動過程提供了許多彈性來適應實際的變化，允許選擇啟動在同一台計算機上安裝的不同作業系統，或是同一作業系統的不同版本。
基本介紹
- 中文名：FreeBSD啟動過程
- 別稱：bootstrap process
- 條件：同一作業系統的不同版本
- 特點：提供了許多彈性來適應實際的變化
概要,啟動過程中的問題,MBR啟動步驟1、2和3,啟動過程中核心的調節,關機順序,
概要
啟動一個計算機和載入作業系統的過程通常被叫做“bootstrap process ”或簡單地叫“booting”。FreeBSD啟動過程提供了許多彈性來適應實際的變化，允許選擇啟動在同一台計算機上安裝的不同作業系統，或是同一作業系統的不同版本。
這裡對可能會涉及到的配置選項和如何定製FreeBSD的啟動過程作一個描述。這包括核心啟動前會發生的每一件事情，探測設備，啟動init。如果不十分有把握的話，在系統啟動時，當螢幕的文本顏色由白變灰的時候，就可以看到系統的檢測信息了。
本文將介紹到：
FreeBSD的bootstrap系統有哪些組件，它們如何互相影響
在啟動FreeBSD時可以給組件哪些選項來控制啟動過程
注意: 這裡將只描述運行在Intel x86系統上的啟動過程。
啟動過程中的問題
打開計算機和啟動作業系統似乎會引起一個有趣的兩難選擇。根據定義，計算機在作業系統啟動之前是不知道如何做事的。這包括從磁碟運行程式。所以如果計算機沒有作業系統就不能運行程式，那作業系統是如何啟動的呢？
這個問題與《The Adventures of Baron Munchausen》（這是一本講述難以置信的冒險故事的書）一書中的問題很相似。一個人沿著檢修孔慢慢下去，然後通過抓住他的解靴帶（bootstrap）爬上來。在計算機發展的早期，術語bootstrap被套用於載入作業系統的機制，它也可以縮短為“booting”。
在x86系統中，主要由基本輸入輸出系統（BIOS）來負責載入作業系統。BIOS首先檢查磁碟的主引導記錄（MBR），它是在磁碟的一個比較特殊的地方。BIOS載入和運行MBR，而MBR能完成載入作業系統以外的任務。
如果計算機只安裝一個作業系統，那標準的MBR將起作用。這個MBR會搜尋磁碟上第一個啟動slice，然後在這個slice上運行代碼來載入引導作業系統餘下的部分程式。
如果在磁碟上安裝了多個作業系統，可以安裝一個不同的MBR，MBR可以顯示一個不同作業系統的列表，允許你選擇一個啟動。FreeBSD使用這樣的MBR，其他作業系統也會提供其他的MBR。
FreeBSD的bootstrap系統的其餘部分被分成三個階段：
第一階段是運行MBR，它只知道把計算機帶入一個特殊的狀態；
第二階段執行的程式要多一點；
第三階段就完成載入作業系統的任務。
這個工作被分成三個階段是因為PC的標準限制了程式的大小。這一系列串起來的任務允許FreeBSD提供一個比較靈活的載入程式。
核心啟動後，就會探測設備並對它們進行初始化，一旦核心啟動過程完成，核心就把控制權交給用戶處理進程init，它可以確定磁碟是否處於可用狀態。Init接著就啟動用戶級資源配置來載入檔案系統，設定網卡來激活網路，接著就啟動所有的通常在FreeBSD一運行就啟動的進程。
MBR啟動步驟1、2和3
MBR, /boot/boot0
FreeBSD MBR是駐留在/boot/boot0上的。這是MBR的一個拷貝，因為真正的MBR必須被放置在磁碟的一個特殊部分，在FreeBSD區域的外面。
boot0非常簡單，在主引導區的程式可能只有512個位元組。如果已經安裝了FreeBSD的MBR，而且還安裝了多個作業系統，將會在啟動時看到一個比較熟悉的畫面。
boot0畫面類似下面
F1 DOS
F2 FreeBSD
F3 Linux
F4 ??
F5 Drive 1
Default: F2
其他作業系統如Windows，會用自己的MBR來改寫已存在的MBR。如果碰到這樣的事，或想替換成FreeBSD的MBR，可以使用下面的命令：
# fdisk -B -b /boot/boot0 device
device是用來啟動的設備，如第一個IDE磁碟ad0，在第二個IDE控制器上的第一個磁碟ad2，在第一個SCSI磁碟da0等等。
步驟1：/boot/boot1 步驟2：/boot/boot2
第1和第2個步驟是在磁碟同一個區域的同一個程式的兩個部分。由於磁碟空間限制，它們被分成了兩部分，但必須要將它們安裝在一起。
它們可以在啟動slice的啟動扇區找到。在/boot目錄中的檔案只是真實檔案的副本，而真實檔案是存儲在FreeBSD檔案系統外面的。
Boot1是非常簡單的，它也可能只有512位元組，只有FreeBSD的存儲有磁碟分區信息的磁碟標籤（Disklabel）比較清楚，找到它之後，就可以執行boot2。
Boot2稍微有點複雜，它記錄著FreeBSD的檔案系統以便於在它上面找到檔案，另外它也提供了一個選擇可運行的核心或引導程式的簡單接口。Loader還要複雜一點，它提供了一個易於使用的啟動配置信息，通常boot2之後就是運行它了，但以前它可以直接運行核心。
boot2畫面類似下面
>> FreeBSD/i386 BOOT
Default: 0:ad(0,a)/kernel
boot:
如果需要替換已安裝的boot1和boot2，可以使用disklabel。
# disklabel -B diskslice
diskslice是啟動系統的磁碟和slice的地方，如ad0s1，在第一個IDE磁碟的第一個slice上。
危險的模式：如果只使用磁碟名稱，如ad0，在disklabel命令中，將創建一個危險的磁碟，沒有slice。這可能不是想要做的，所以確定在鍵入RETURN之前，已反覆檢查了命令disklabel。
步驟3：/boot/loader
引導程式loader是三步中的最後一步，它在檔案系統的/boot/loader中。Loader使用一個易於使用的內建命令集來進行友好的配置，使用一個複雜的命令集，通過一個強大的接口來進行備份。
Loader的執行過程
初始化過程中，引導程式loader探測到一個控制台和一些磁碟，並且指出從哪個磁碟啟動。因此，它可以設定成可變化的，然後解釋程式就開始啟動，命令就會被解釋執行。
最後，默認情況下啟動程式停頓10秒鐘（當然可以按任意鍵繼續），然後啟動核心。如果進程被打斷了，用戶可以使用命令來調整參數，卸載或裝載模組，最後進入系統或重新啟動。一個更深入的技術討論，可以閱讀loader的在線上手冊。
Loader內建命令
這些命令集包括：
autoboot seconds
在規定的時間內不被打斷的話，繼續啟動核心。如果顯示一個倒計時，默認的時間是10秒鐘。
boot [-options] [kernelname]
直接配合所給的參數啟動核心。
boot-conf
在啟動時，使用自動的變數配置模組，這只在先用unload時才有意義，並改變一些變數，通常是kernel。
help [topic]
顯示來自/boot/loader.help的求助信息，如果所給的主題(topic)是索引（index），那就顯示所有的主題列表。
include filename ...
執行所給的檔案，這檔案將被讀入並一行一行地執行，一旦有錯誤發生就直接停止這個inlucde命令。
load [-t type] filename
載入kernel，kernel模組或原先指定的檔案類型，再接著檔案名稱。任何跟在檔案之後的參數都將會傳給這個檔案來執行。
ls [-l] [path]
列出在給定路徑中的檔案。如果沒有指定路徑，將顯示root目錄的檔案列表。如果有附加-l參數，那么將一起顯示檔案大小。
lsdev [-v]
列出所有可以載入模組的設備，如果指定-v參數，那么會列出更詳細的信息。
lsmod [-v]
顯示已被載入的模組，如果有指定-v參數，那么更詳細的信息會一起列出。
more filename
在顯示的每一行用一個終止符，顯示所指定的檔案內容。
reboot
直接重新啟動系統。
set variable, set variable=value
設定loader的環境變數。
unload
卸載所有已載入的模組。
Loader舉例
這裡就是一些loader使用的實際例子。
在單用戶模式下啟動普通核心：
boot -s
卸載普通核心和模組，然後僅僅引導舊（或另一個）核心：
unload
load kernel.old
可以使用kernel.GENERIC，這是安裝光碟上的通用kernel，或是kernel.old。
注意: 照著下列的步驟可以配合原先的模組來載入其他的kernel：
unload
set kernel=“kernel.old”
boot-conf
載入核心配置的腳本檔案 (這是一個自動的腳本檔案，用來執行在kernel啟動階段所要執行的命令)：
load -t userconfig_script
/boot/kernel.conf
啟動過程中核心的調節
一旦核心通過loader (一般來說) 或boot2 (略過執行loader)，核心將會檢查它的啟動標記，如果有，就開始按照標記做一些必要的調節。
核心啟動標記
這是一些啟動標記：
a
在核心初始化期間，詢問要使用哪一個設備作為root檔案系統。
C
從CDROM啟動。
c
運行UserConfig，啟動時的核心配置。
s
從單用戶模式啟動。
v
在核心啟動期間更詳細的信息。
Init:過程控制初始化
核心一旦啟動完成，它就把控制權轉交給用戶層命令init，它就在/sbin/init中，在loader中，程式路徑可以通過init_path指定。
自動重新啟動
這個程式會確定系統將要使用的檔案系統是存在的。如果不存在，那么fsck就不能正常地被執行去修復磁碟驅動器，接著init將把系統切換成單用戶模式，系統管理者就可以在這時候直接處理這個錯誤。
單用戶模式
這個模式能夠通過自動重新啟動順序來完成，或在用戶啟動時通過加上-s選項，或在loader中設定boot_single。它也可以不重新啟動通過呼叫shutdown來達到，或在多用戶模式下加上-h選項。如果系統控制台被設定成insecure，那在開始單用戶模式之前，系統就要求鍵入root密碼。
在/etc/ttys中設定一個控制台為insecure
# name getty type status comments
#
# This entry needed for asking password when init goes to single-user mode
# If you want to be asked for password, change “secure” to “insecure” here
console none unknown off insecure
注意: 一個insecure的控制台代表你的控制台的安全等級是insecure的，並且確定如果有人要進入單用戶模式，就要輸入root密碼。請注意，insecure不代表你的控制台是inscurely的。而是，如果你要多一點的安全防護，請選擇insecure，而不是secure。
多用戶模式
如果init正確地找到了檔案系統，或結束了單用戶模式，系統就會進入多用戶模式，並開始系統的資源配置。
資源配置
資源配置系統將先讀取默認的配置檔案/etc/defaults/rc.conf，和指定系統的詳細配置/etc/rc.conf，接著按照/etc/fstab來載入檔案系統，再激活網路服務，和其他的系統守護程式(daemon)，最後，執行部分程式的起始腳本（script）檔案。rc在線上手冊是資源設定系統很好的參考。同樣，直接查閱那些腳本也是個好方法。
關機順序
使用shutdown可以控制系統進行關機，init將會執行/etc/rc.shutdown這個腳本檔案，然後傳送TERM信號和KILL信號給所有沒有及時終止的所有進程。
