리눅스 부팅 순서 완벽 이해 BIOS부터 서비스 실행까지 단계별 설명

💻 BIOS의 역할과 초기 하드웨어 점검

컴퓨터가 켜지는 순간 가장 먼저 동작하는 것은 BIOS(Basic Input/Output System)입니다.
BIOS는 메인보드의 칩에 저장된 펌웨어로, 운영체제가 로드되기 전에 하드웨어 상태를 확인하고 기본 설정을 적용하는 중요한 역할을 합니다.
이 단계에서 CPU, 메모리, 저장장치, 키보드, 마우스, 그래픽 카드 등의 정상 작동 여부가 점검됩니다.
만약 이 과정에서 문제가 발견되면 운영체제 로딩은 중단되고, 화면에 오류 메시지나 경고음이 표시됩니다.

BIOS의 핵심 기능 중 하나는 POST(Power-On Self-Test)입니다.
POST는 전원이 켜진 직후 각 하드웨어 부품을 검사하고, 이상이 없을 경우 다음 단계인 부트로더로 제어권을 넘깁니다.
만약 메모리 불량, 그래픽 카드 문제, 키보드 인식 불가 등 하드웨어 오류가 있다면 부팅이 중단되며, 경고음(비프 코드)과 함께 문제 부위를 알려줍니다.

🔍 BIOS 설정과 부팅 순서

BIOS에서는 부팅 우선순위를 설정할 수 있습니다.
예를 들어, 하드디스크, SSD, USB, 네트워크 부팅 순서를 지정해 어떤 장치에서 운영체제를 불러올지 결정합니다.
리눅스 설치 시 USB 부팅을 우선순위로 설정한 뒤 설치를 진행하는 것도 이 기능 덕분입니다.
설정 변경은 부팅 시 특정 키(F2, DEL, F12 등)를 눌러 BIOS 설정 화면에 진입해 진행합니다.

• 🛠️전원 인가 시 POST 실행
• ⚙️하드웨어 초기화 및 기본 장치 인식
• 🔌부팅 우선순위에 따라 부트로더 호출

🪛 부트로더(GRUB)의 동작 원리

BIOS가 하드웨어 초기화를 마치면 제어권은 부트로더(bootloader)로 넘어갑니다.
리눅스에서 가장 널리 쓰이는 부트로더는 GRUB(Grand Unified Bootloader)입니다.
GRUB의 핵심 임무는 커널 이미지를 메모리에 적재하고 운영체제의 실행을 시작하는 것입니다.
또한 여러 개의 운영체제가 설치된 멀티 부팅 환경에서는 어떤 OS를 실행할지 사용자가 선택할 수 있도록 메뉴를 제공합니다.

GRUB는 두 단계로 구성됩니다.
1단계에서는 디스크의 부트 섹터에 위치한 작은 코드가 실행되어 2단계 로더를 불러옵니다.
2단계에서는 설정 파일(/boot/grub/grub.cfg)을 읽어 메뉴를 구성하고, 사용자가 선택한 커널과 초기 램 디스크(initramfs)를 메모리에 로드합니다.
이후 커널이 실행되면 GRUB의 역할은 종료됩니다.

📜 GRUB 설정과 커스터마이징

GRUB는 매우 유연한 설정이 가능합니다.
예를 들어 기본 부팅 항목, 대기 시간(timeout), 배경 이미지 변경 등 사용자 취향에 맞게 커스터마이징할 수 있습니다.
설정 변경 후에는 sudo update-grub 명령을 실행해 변경 내용을 적용합니다.
또한 부팅 시 e 키를 눌러 일시적으로 커널 파라미터를 수정할 수도 있어, 부팅 문제 해결에 유용합니다.

# GRUB 설정 파일 편집 예시
sudo nano /etc/default/grub

# 설정 변경 후 적용
sudo update-grub

🧩 커널 로딩과 초기화 과정

GRUB가 선택된 리눅스 커널 이미지를 메모리에 적재하면, 이제부터는 커널(kernel)이 시스템의 주도권을 잡습니다.
커널은 하드웨어와 소프트웨어 간의 다리 역할을 하며, CPU·메모리·입출력 장치 제어를 비롯해 시스템 리소스를 관리하는 핵심 요소입니다.
이 단계에서 커널은 initramfs(초기 램 디스크)를 이용해 루트 파일 시스템을 마운트할 준비를 합니다.

초기화 과정에서 커널은 하드웨어 드라이버를 로드하고, 장치 트리(Device Tree) 또는 ACPI 테이블을 참조하여 시스템 구성을 파악합니다.
또한 루트 파일 시스템을 마운트한 뒤, 첫 번째 사용자 공간 프로세스를 실행하게 되는데, 현대 리눅스 배포판에서는 일반적으로 systemd가 그 역할을 맡습니다.
만약 커널이 적절한 루트 파일 시스템을 찾지 못하면 kernel panic 오류가 발생하여 부팅이 중단됩니다.

⚡ 커널 파라미터와 부팅 문제 해결

커널 로딩 시 GRUB 메뉴에서 전달되는 커널 파라미터는 부팅 과정에 직접적인 영향을 줍니다.
예를 들어 single 모드로 부팅하면 단일 사용자 모드로 진입하여 시스템 복구 작업을 할 수 있고, nomodeset 옵션은 그래픽 드라이버 문제를 우회하는 데 사용됩니다.
부팅 오류가 발생하면 GRUB에서 e 키를 눌러 파라미터를 임시로 변경해 문제를 진단할 수 있습니다.

• 🛠️initramfs 로드 및 루트 파일 시스템 준비
• ⚙️하드웨어 드라이버 및 장치 인식
• 🔌첫 사용자 공간 프로세스(systemd) 실행

⚙️ systemd의 역할과 유닛 관리

커널 초기화를 마치면 첫 번째로 실행되는 사용자 공간 프로세스가 바로 systemd입니다.
systemd는 현대 리눅스 배포판에서 기본 init 시스템 역할을 하며, 부팅부터 종료까지 시스템의 전반적인 서비스를 관리합니다.
이 단계에서는 서비스, 데몬, 타이머, 마운트 포인트 등 다양한 유닛(Unit)을 순서대로 실행하거나 병렬로 처리해 부팅 속도를 최적화합니다.

systemd의 핵심은 유닛(Unit) 파일 구조입니다.
각 유닛은 서비스(.service), 타이머(.timer), 마운트(.mount) 등 목적에 따라 정의되며, 실행 순서는 유닛 간 종속 관계에 의해 결정됩니다.
예를 들어 네트워크 관련 서비스는 네트워크 인터페이스가 활성화된 후 실행되도록 설정됩니다.

📂 systemctl 명령어 활용

systemd를 제어하는 대표적인 도구가 systemctl입니다.
이를 통해 서비스 시작·중지·재시작, 부팅 시 자동 실행 설정, 상태 확인 등이 가능합니다.
또한 systemctl list-units 명령으로 현재 활성화된 유닛을 확인할 수 있고, systemctl status 서비스명으로 개별 서비스 상태를 점검할 수 있습니다.

# 서비스 시작
sudo systemctl start apache2

# 서비스 중지
sudo systemctl stop apache2

# 부팅 시 자동 실행
sudo systemctl enable apache2

# 서비스 상태 확인
systemctl status apache2

• 🛠️유닛 기반의 서비스 관리
• ⚙️병렬 처리로 부팅 속도 향상
• 🔌실행 순서 및 종속 관계 관리

🔌 서비스 실행과 사용자 환경 준비

systemd가 각 유닛(Unit)을 실행한 뒤에는 실제 사용자가 로그인을 하고 작업할 수 있는 환경을 구성하는 단계가 시작됩니다.
이 과정에서 필수 시스템 서비스와 네트워크 서비스가 활성화되고, 그래픽 환경(GUI) 또는 터미널 환경이 준비됩니다.
특히 서버 환경에서는 웹 서버, 데이터베이스, 캐시 서버 등의 애플리케이션 서비스가 자동으로 시작되도록 설정되어 있는 경우가 많습니다.

GUI 환경이 필요한 데스크톱 리눅스의 경우, 디스플레이 매니저(Display Manager)가 실행되어 로그인 화면을 표시합니다.
반면 서버 환경에서는 tty 콘솔을 통해 텍스트 기반 로그인 프롬프트가 나타납니다.
사용자가 로그인하면 쉘 환경이 실행되고, 개인 설정 파일(~/.bashrc, ~/.profile 등)에 정의된 환경 구성이 적용됩니다.

🌐 네트워크 및 서비스 상태 확인

부팅이 완료되면 각 서비스가 정상적으로 동작하는지 확인하는 것이 좋습니다.
네트워크 연결 상태는 ping, ip addr 명령어로 점검하고, 서비스 상태는 systemctl status로 확인합니다.
문제가 있는 서비스는 journalctl -xe로 로그를 확인해 원인을 분석할 수 있습니다.

• 🛠️필수 서비스(네트워크, 보안, 로그 등) 시작
• ⚙️그래픽 또는 텍스트 기반 로그인 환경 준비
• 🔌사용자 환경 변수 및 셸 초기화 스크립트 적용

❓ 자주 묻는 질문 (FAQ)