當用戶打開PC的電源,BIOS開機自檢,按BIOS中設置的啓動設備(通常是硬盤)啓動,接着啓動設備上安裝的引導程序lilo或grub開始引導Linux,Linux首先進行內核的引導,接下來執行init程序,init程序調用了rc.sysinit和rc等程序,rc.sysinit和rc當完成系統初始化和運行服務的任務後,返回init;init啓動了mingetty後,打開了終端供用戶登錄系統,用戶登錄成功後進入了Shell,這樣就完成了從開機到登錄的整個啓動過程。
啓動第一步--加載BIOS
當你打開計算機電源,計算機會首先加載BIOS信息,BIOS信息是如此的重要,以至於計算機必須在最開始就找到它。這是因爲BIOS中包含了CPU的相關信息、設備啓動順序信息、硬盤信息、內存信息、時鐘信息、PnP特性等等。在此之後,計算機心裏就有譜了,知道應該去讀取哪個硬件設備了。
啓動第二步--讀取MBR
衆所周知,硬盤上第0磁道第一個扇區被稱爲MBR,也就是Master Boot Record,即主引導記錄,它的大小是512字節,別看地方不大,可裏面卻存放了預啓動信息、分區表信息。
系統找到BIOS所指定的硬盤的MBR後,就會將其複製到0×7c00地址所在的物理內存中。其實被複制到物理內存的內容就是Boot Loader,而具體到你的電腦,那就是lilo或者grub了。
啓動第三步--Boot Loader
Boot Loader 就是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序。通過這段小程序,我們可以初始化硬件設備、建立內存空間的映射圖,從而將系統的軟硬件環境帶到一個合適的狀態,以便爲最終調用操作系統內核做好一切準備。
Boot Loader有若干種,其中Grub、Lilo和spfdisk是常見的Loader。
我們以Grub爲例來講解吧,畢竟用lilo和spfdisk的人並不多。
系統讀取內存中的grub配置信息(一般爲menu.lst或grub.lst),並依照此配置信息來啓動不同的操作系統。
啓動第四步--加載內核
根據grub設定的內核映像所在路徑,系統讀取內存映像,並進行解壓縮操作。此時,屏幕一般會輸出“Uncompressing Linux”的提示。當解壓縮內核完成後,屏幕輸出“OK, booting the kernel”。
系統將解壓後的內核放置在內存之中,並調用start_kernel()函數來啓動一系列的初始化函數並初始化各種設備,完成Linux核心環境的建立。至此,Linux內核已經建立起來了,基於Linux的程序應該可以正常運行了。
啓動第五步--用戶層init依據inittab文件來設定運行等級
內核被加載後,第一個運行的程序便是/sbin/init,該文件會讀取/etc/inittab文件,並依據此文件來進行初始化工作。
其實/etc/inittab文件最主要的作用就是設定Linux的運行等級,其設定形式是“:id:5:initdefault:”,這就表明Linux需要運行在等級5上。Linux的運行等級設定如下:
0:關機
1:單用戶模式
2:無網絡支持的多用戶模式
3:有網絡支持的多用戶模式
4:保留,未使用
5:有網絡支持有X-Window支持的多用戶模式
6:重新引導系統,即重啓
關於/etc/inittab文件的學問,其實還有很多,在後序文章中設計到的,賣個關子,敬請期待,呵呵
啓動第六步--init進程執行rc.sysinit
在設定了運行等級後,Linux系統執行的第一個用戶層文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit腳本程序,它做的工作非常多,包括設定PATH、設定網絡配置(/etc/sysconfig/network)、啓動swap分區、設定/proc等等。如果你有興趣,可以到/etc/rc.d中查看一下rc.sysinit文件,裏面的腳本夠你看幾天的:P
啓動第七步--啓動內核模塊
具體是依據/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目錄下的文件來裝載內核模塊。
啓動第八步--執行不同運行級別的腳本程序
根據運行級別的不同,系統會運行rc0.d到rc6.d中的相應的腳本程序,來完成相應的初始化工作和啓動相應的服務。
啓動第九步--執行/etc/rc.d/rc.local
你如果打開了此文件,裏面有一句話,讀過之後,你就會對此命令的作用一目瞭然:
# This script will be executed *after* all the other init scripts.
# You can put your own initialization stuff in here if you don’t
# want to do the full Sys V style init stuff.
rc.local就是在一切初始化工作後,Linux留給用戶進行個性化的地方。你可以把你想設置和啓動的東西放到這裏。
啓動第十步--執行/bin/login程序,進入登錄狀態
此時,系統已經進入到了等待用戶輸入username和password的時候了,你已經可以用自己的帳號登入系統了。:)
附錄:
init所作的工作(上面的第五步到第九步):
(1)根據/etc/inittab文件來設定運行等級
(2)執行rc.sysinit進行系統初始化
(3)執行/etc/rc.d/rc程序
(4)建立終端
init及其配置文件簡要介紹
init的進程號是1,從這一點就能看出,init進程是系統所有進程的起點,Linux在完成核內引導以後,就開始運行init程序,。init程序需要讀取配置文件/etc/inittab。inittab是一個不可執行的文本文件,它有若干行指令所組成。在Redhat系統中,inittab的內容如下所示(以“###"開始的中註釋爲筆者增加的):
#
# inittab This file describes how the INIT process should set up
# the system in a certain run-level.
#
# Author: Miquel van Smoorenburg,
# Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes
#
# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:
# 0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
# 1 - Single user mode
# 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not havenetworking)
# 3 - Full multiuser mode
# 4 - unused
# 5 - X11
# 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
#
###表示當前缺省運行級別爲5(initdefault);
id:5:initdefault:
###啓動時自動執行/etc/rc.d/rc.sysinit腳本(sysinit)
# System initialization.
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
###當運行級別爲5時,以5爲參數運行/etc/rc.d/rc腳本,init將等待其返回(wait)
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
###在啓動過程中允許按CTRL-ALT-DELETE重啓系統
# Trap CTRL-ALT-DELETE
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
# When our UPS tells us power has failed, assume we have a few minutes
# of power left. Schedule a shutdown for 2 minutes from now.
# This does, of course, assume you have powerd installed and your
# UPS connected and working correctly.
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"
# If power was restored before the shutdown kicked in, cancel it.
pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"
###在2、3、4、5級別上以ttyX爲參數執行/sbin/mingetty程序,打開ttyX終端用於用戶登錄,
###如果進程退出則再次運行mingetty程序(respawn)
# Run gettys in standard runlevels
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6
###在5級別上運行xdm程序,提供xdm圖形方式登錄界面,並在退出時重新執行(respawn)
# Run xdm in runlevel 5
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon
以上面的inittab文件爲例,來說明一下inittab的格式。其中以#開始的行是註釋行,除了註釋行之外,每一行都有以下格式:
id:runlevel:action:process
對上面各項的詳細解釋如下:
1. id
id是指入口標識符,它是一個字符串,對於getty或mingetty等其他login程序項,要求id與tty的編號相同,否則getty程序將不能正常工作。
2. runlevel
runlevel是init所處於的運行級別的標識,一般使用0-6以及S或s。0、1、6運行級別被系統保留:其中0作爲shutdown動作,1作爲重啓至單用戶模式,6爲重啓;S和s意義相同,表示單用戶模式,且無需inittab文件,因此也不在inittab中出現,實際上,進入單用戶模式時,init直接在控制檯(/dev/console)上運行/sbin/sulogin。在一般的系統實現中,都使用了2、3、4、5幾個級別,在Redhat系統中,2表示無NFS支持的多用戶模式,3表示完全多用戶模式(也是最常用的級別),4保留給用戶自定義,5表示XDM圖形登錄方式。7-9級別也是可以使用的,傳統的Unix系統沒有定義這幾個級別。runlevel可以是並列的多個值,以匹配多個運行級別,對大多數action來說,僅當runlevel與當前運行級別匹配成功纔會執行。
3. action
action是描述其後的process的運行方式的。action可取的值包括:initdefault、sysinit、boot、bootwait等:
initdefault是一個特殊的action值,用於標識缺省的啓動級別;當init由核心激活以後,它將讀取inittab中的initdefault項,取得其中的runlevel,並作爲當前的運行級別。如果沒有inittab文件,或者其中沒有initdefault項,init將在控制檯上請求輸入runlevel。
sysinit、boot、bootwait等action將在系統啓動時無條件運行,而忽略其中的runlevel。
其餘的action(不含initdefault)都與某個runlevel相關。各個action的定義在inittab的man手冊中有詳細的描述。
4. process
process爲具體的執行程序。程序後面可以帶參數。
在init的配置文件中有這麼一行:
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
它調用執行了/etc/rc.d/rc.sysinit,而rc.sysinit是一個bash shell的腳本,它主要是完成一些系統初始化的工作,rc.sysinit是每一個運行級別都要首先運行的重要腳本。它主要完成的工作有:激活交換分區,檢查磁盤,加載硬件模塊以及其它一些需要優先執行任務。
rc.sysinit約有850多行,但是每個單一的功能還是比較簡單,而且帶有註釋,建議有興趣的用戶可以自行閱讀自己機器上的該文件,以瞭解系統初始化所詳細情況。由於此文件較長,所以不在本文中列出來,也不做具體的介紹。
當rc.sysinit程序執行完畢後,將返回init繼續下一步。
在rc.sysinit執行後,將返回init繼續其它的動作,通常接下來會執行到/etc/rc.d/rc程序,啓動對應運行級別的守護進程 。以運行級別3爲例,init將執行配置文件inittab中的以下這行:
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
這一行表示以5爲參數運行/etc/rc.d/rc,/etc/rc.d/rc是一個Shell腳本,它接受5作爲參數,去執行/etc/rc.d/rc5.d/目錄下的所有的rc啓動腳本,/etc/rc.d/rc5.d/目錄中的這些啓動腳本實際上都是一些鏈接文件,而不是真正的rc啓動腳本,真正的rc啓動腳本實際上都是放在/etc/rc.d/init.d/目錄下。而這些rc啓動腳本有着類似的用法,它們一般能接受start、stop、restart、status等參數。
/etc/rc.d/rc5.d/中的rc啓動腳本通常是K或S開頭的鏈接文件,對於以以S開頭的啓動腳本,將以start參數來運行。而如果發現存在相應的腳本也存在K打頭的鏈接,而且已經處於運行態了(以/var/lock/subsys/下的文件作爲標誌),則將首先以stop爲參數停止這些已經啓動了的守護進程,然後再重新運行。這樣做是爲了保證是當init改變運行級別時,所有相關的守護進程都將重啓。
至於在每個運行級中將運行哪些守護進程,用戶可以通過chkconfig或setup中的"System Services"來自行設定。常見的守護進程有:
amd:自動安裝NFS守護進程
apmd:高級電源管理守護進程
arpwatch:記錄日誌並構建一個在LAN接口上看到的以太網地址和IP地址對數據庫
autofs:自動安裝管理進程automount,與NFS相關,依賴於NIS
crond:Linux下的計劃任務的守護進程
named:DNS服務器
netfs:安裝NFS、Samba和NetWare網絡文件系統
network:激活已配置網絡接口的腳本程序
nfs:打開NFS服務
portmap:RPC portmap管理器,它管理基於RPC服務的連接
sendmail:郵件服務器sendmail
smb:Samba文件共享/打印服務
syslog:一個讓系統引導時起動syslog和klogd系統日誌守候進程的腳本
xfs:X Window字型服務器,爲本地和遠程X服務器提供字型集
Xinetd:支持多種網絡服務的核心守護進程,可以管理wuftp、sshd、telnet等服務
這些守護進程也啓動完成了,rc程序也就執行完了,然後又將返回init繼續下一步。
rc執行完畢後,這時基本系統環境已經設置好了,各種守護進程也已經啓動了。init接下來會打開6個終端,以便用戶登錄系統。通過按Alt+Fn(n對應1-6)可以在這6個終端中切換。在inittab中的以下6行就是定義了6個終端:
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6
從上面可以看出在2、3、4、5的運行級別中都將以respawn方式運行mingetty程序,mingetty程序能打開終端、設置模式。同時它會顯示一個文本登錄界面,這個界面就是我們經常看到的登錄界面,在這個登錄界面中會提示用戶輸入用戶名,而用戶輸入的用戶將作爲參數傳給login程序來驗證用戶的身份。
轉載:http://www.5dmail.net/html/2004-11-29/20041129102711.htm,http://roclinux.cn/?p=1301