linux系統的啓動

 

Linux的啓動其實和windows的啓動過程很類似,不過windows我們是無法看到啓動信息的,而linux啓動時我們會看到許多啓動信息,例如某個服務是否啓動

Linux系統的啓動過程大體上可分爲五部分:內核的引導;運行init;系統初始化;建立終端 ;用戶登錄系統

內核引導

當計算機打開電源後,首先是BIOS開機自檢,按照BIOS中設置的啓動設備(通常是硬盤)來啓動緊接着由啓動設備上的grub程序開始引導linux當引導程序成功完成引導任務後,Linux從它們手中接管了CPU的控制權,然後CPU就開始執行Linux的核心映象代碼,開始了Linux啓動過程也就是所謂的內核引導開始了,在內核引導過程中其實是很複雜的,我們就當它是一個黑匣子,反正是linux內核做了一些列工作,最後內核調用加載了init程序,至此內核引導的工作就完成了交給了下一個主角init。

運行init

init 進程是系統所有進程的起點,你可以把它比擬成系統所有進程的老祖宗,沒有這個進程,系統中任何進程都不會啓動。init 程序首先是需要讀取配置文件 /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具體內容如下:(你可以在你的linux上執行命令 cat /etc/inittab 這樣獲得)

  # 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"
###
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
###
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gettymingetty等其他login程序項,要求idtty的編號相同,否則getty程序將不能正常工作
2. Runlevel

runlevelinit所處於的運行級別的標識,一般使用06以及Ss。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;Ss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CentOS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。79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、bootwaitaction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inittabman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。 

Tips: 如果你看不懂這個文件,沒有關係,隨着你對linux的深入瞭解,你再回過頭看這個文件你就會豁然開朗的但是你現在必須要明白runlevel的各個級別的含義

系統初始化

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rc.sysinit程序執行完畢後,將返回init繼續下一步通常接下來會執行到/etc/rc.d/rc程序以運行級別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連接文件,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KS開頭的連接文件,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打頭的連接,而且已經處於運行態了(/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chkconfigsetup中的"System Services"來自行設定

建立終端

rc執行完畢後,返回init。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


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