Ubuntu 22.04 系统启动与关闭详解
1 Ubuntu 的启动过程
1.1 BIOS 阶段
计算机加电后，BIOS （基本输入输出系统）首先进行硬件自检（POST），检测CPU、内存、磁盘等关键硬件。随后BIOS根据预设的启动顺序 （如U盘、硬盘、网络）查找可启动设备，并加载该设备首个扇区的主引导记录（MBR）到内存执行。
案例代码：查看BIOS启动顺序（需进入BIOS界面，无直接命令，但可通过系统日志验证）：
# 查看系统最后一次启动时间，间接验证BIOS阶段完成时间
who -b
# 输出示例：system boot 2025-11-29 09:001.2 引导程序阶段（GRUB）
MBR中的代码加载GRUB （GRand Unified Bootloader）引导程序。GRUB的配置文件位于 /boot/grub/grub.cfg（自动生成，不可直接修改），其模板文件为 /etc/default/grub。GRUB提供菜单供用户选择内核版本，并加载对应的内核镜像（vmlinuz）和初始内存盘（initrd）到内存。
案例代码：修改GRUB配置（如将默认启动项改为Windows）：
# 1. 编辑GRUB配置模板
sudo nano /etc/default/grub
# 修改以下参数（示例：将默认启动项设为第2个菜单项，即Windows）
GRUB_DEFAULT=2 # 0表示首个菜单项，1表示第二个，以此类推
GRUB_TIMEOUT=10 # 菜单显示时间（秒），0表示直接启动默认项
# 2. 更新配置以生成grub.cfg
sudo update-grub
# 输出示例：Found linux image: /boot/vmlinuz-5.15.0-60-generic注释：
GRUB_DEFAULT可设为数字（菜单项索引）或菜单标题（如 "Windows Boot Manager"）。- 若系统为双系统，Windows菜单项通常索引为2（Ubuntu为0，高级选项为1）。
1.3 内核阶段
内核被加载后，初始化硬件设备，并挂载根文件系统。随后启动init进程 （PID 1），该进程是所有系统进程的父进程。在Ubuntu 22.04中，init进程通常为systemd，它接管后续启动流程。
案例代码：查看当前内核版本和运行进程：
# 查看内核版本
uname -sr
# 输出示例：Linux 5.15.0-60-generic
# 检查init进程（应为systemd）
ps -p 1 -o comm=
# 输出示例：systemd1.4 进入系统：运行级别与目标
systemd通过目标（target）管理系统状态，类似传统运行级别。常见目标包括：
-
graphical.target：多用户图形界面（对应运行级别5） -
multi-user.target：多用户命令行界面（运行级别3） -
rescue.target：救援模式（运行级别1） -
poweroff.target：关机（运行级别0） 案例代码：查看和切换目标：查看当前目标
systemctl get-default
输出示例：graphical.target
切换到命令行模式
sudo systemctl isolate multi-user.target
设置默认启动到命令行
sudo systemctl set-default multi-user.target
注释 ：传统运行级别可通过 init命令切换（如 init 3进入命令行模式），但建议使用systemd目标。
2 引导相关组件
2.1 主引导记录（MBR）
MBR是磁盘首个扇区（512字节），包含：
-
引导代码（446字节）：加载GRUB核心代码。
-
分区表（64字节）：记录磁盘分区信息。
-
魔数（2字节）：标识有效性。 若MBR损坏，系统无法启动。可通过Live USB修复：
使用Live USB启动后，重装GRUB到磁盘（示例：磁盘为/dev/sda）
sudo grub-install /dev/sda
sudo update-grub
2.2 GRUB启动程序
GRUB配置文件详解（/etc/default/grub部分参数）：
GRUB_TIMEOUT_STYLE=menu # 显示菜单（hidden表示隐藏）
GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash" # 内核参数：安静启动+图形动画
GRUB_DISABLE_OS_PROBER=false # 允许探测其他系统（用于双系统）案例代码：在GRUB菜单中临时修改启动参数（用于修复启动问题）：
- 启动时按Shift键显示GRUB菜单，选择Ubuntu项后按
e键。 - 找到
linux行，删除quiet splash，添加single（单用户模式）。 - 按Ctrl+X启动，进入救援模式后重置密码或修复配置。
3 登录过程
3.1 login进程
系统启动完成后，login进程提示用户登录。在图形界面中，由显示管理器（如GDM）提供登录窗口；在命令行界面中，直接提示输入用户名和密码。
3.2 选择Shell
用户登录后，系统根据 /etc/passwd中配置的Shell启动对应解释器（如bash）。
案例代码：查看和更改用户Shell：
# 查看当前Shell
echo $SHELL
# 输出示例：/bin/bash
# 更改默认Shell为zsh（需已安装）
chsh -s /bin/zsh3.3 用户初始化文件
登录后自动执行初始化脚本：
-
全局配置：
/etc/profile、/etc/bash.bashrc -
用户个性化配置：
~/.bashrc、~/.profile案例代码 ：在~/.bashrc中添加自定义别名：编辑用户bashrc
nano ~/.bashrc
添加以下行（示例：创建快捷别名）
alias ll='ls -alF' # ll命令显示详细文件列表
alias update='sudo apt update && sudo apt upgrade' # 一键更新系统重新加载配置
source ~/.bashrc
4 关闭系统
4.1 shutdown命令
语法 ：shutdown [选项] [时间] [消息]
常用选项：
-
-h或--poweroff：关机（默认） -
-r：重启 -
-c：取消计划中的关机 -
-k：仅发送警告消息，不实际关机 案例代码：立即关机
sudo shutdown -h now
10分钟后关机，并通知用户
sudo shutdown -h +10 "系统将于10分钟后维护关机，请保存工作！"
定时关机（今晚20:30）
sudo shutdown -h 20:30
取消关机计划
shutdown -c
注释：
- 使用
-k选项可模拟关机（如shutdown -k +5 "测试警告"）向所有用户发送消息但不执行关机。 - 生产环境中务必提前发送消息，避免数据丢失。
4.2 init命令
通过切换运行级别关机或重启（兼容Systemd）：
# 关机（运行级别0）
sudo init 0
# 重启（运行级别6）
sudo init 6
# 进入单用户维护模式（运行级别1）
sudo init 14.3 其他命令
-
halt：立即停止系统（不断电源）
-
poweroff：立即关机并断电源
-
reboot ：立即重启 案例代码：
强制关机（不推荐，可能丢失数据）
sudo poweroff
安全重启（推荐）
sudo reboot
使用sync确保数据写入磁盘后重启
sync && sudo reboot
重要提醒 ：关机前建议手动运行 sync将内存数据写入磁盘，防止数据丢失。
关键配置文件与日志
- 启动日志 ：
journalctl -b（查看本次启动日志）或last reboot（重启历史）。 - 关机记录 ：
last shutdown（需systemd-logind支持）。 - 运行级别 ：
who -r查看当前级别。
以上知识点覆盖了Ubuntu 22.04启动关闭的核心流程，结合代码示例可帮助理解操作细节。实际操作时需注意权限问题（如使用sudo），生产环境谨慎执行关机命令。