『壹』 linux操作系統的啟動過程
一、啟動內核
首先介紹啟動內核部分。電腦啟動時,BIOS裝載MBR,然後從當前活動分區啟動,LILO獲得引
導過程的控制權後,會顯示LILO提示符。此時如果用戶不進行任何操作,LILO將在等待制定
時間後自動引導默認的操作系統,而如果在此期間按下TAB鍵,則可以看到一個可引導的操作
系統列表,選擇相應的操作系統名稱就能進入相應的操作系統。
當用戶選擇啟動LINUX操作系統時,LILO就會根據事先設置好的信息從ROOT文件系統所在的分
區讀取LINUX映象,然後裝入內核映象並將控制權交給LINUX內核。LINUX內核獲得控制權後,
以如下步驟繼續引導系統:
1. LINUX內核一般是壓縮保存的,因此,它首先要進行自身的解壓縮。內核映象前面的一些
代碼完成解壓縮。
2. 如果系統中安裝有可支持特殊文本模式的、且LINUX可識別的SVGA卡,LINUX會提示用戶
選擇適當的文本顯示模式。但如果在內核的編譯過程中預先設置了文本模式,則不會提示選
擇顯示模式。該顯示模式可通過LILO或RDEV工具程序設置。
3. 內核接下來檢測其他的硬體設備,例如硬碟、軟盤和網卡等,並對相應的設備驅動程序
進行配置。這時,顯示器上出現內核運行輸出的一些硬體信息。
4. 接下來,內核裝載ROOT文件系統。ROOT文件系統的位置可在編譯內核時指定,也可通過
LILO或RDEV指定。文件系統的類型可自動檢測。如果由於某些原因裝載失敗,則內核啟動
失敗,最終會終止系統。
二、執行init程序
其次介紹init程序,利用init程序可以方便地定製啟動其間裝入哪些程序。init的任務是
啟動新進程和退出時重新啟動其它進程。例如,在大多數Linux系統中,啟動時最初裝入
六個虛擬的控制台進程,退出控制台窗口時,進程死亡,然後init啟動新的虛擬登錄控制台,
因而總是提供六個虛擬登陸控控制台進程。
控制init程序操作的規則存放在文件/etc/inittab中。Red Hat Linux預設的inittab文
件如下:
#
#inittab This file describes how the INIT process should set up the system in a certain
#run-level.
#
#
#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 have networking)
#3-Full multiuser mode
#4-unused
#5-X11
#6-reboot(Do NOT set initdefault to this)
#
id:3:initdefault:
#system initialization
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
10:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
11:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
12:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
13:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
14:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
15:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
16:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
#Things to run in every runlevel
ud:once:/sbin/update
#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.Schele a
#shutdown for 2 minutes from now.
#This does,of course,assume you have powered installed and your UPS
connected and working
#correctly.
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Restored;Shutdown Cancelled"
#Run gettys in standard runlevels
1:12345:respawn:/sbin/minggetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/minggetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/minggetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/minggetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/minggetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/minggetty tty6
#Run xdm in runlevel 5
x:5:respawn:/usr/bin/X11/xdm -nodaemon
Linux有個運行級系統,運行級是表示系統當前狀態和init應運行哪個進程並保持在這種
系統狀態中運行的數字。在inittab文件中,第一個項目指定啟動時裝入的預設運行級。
上例中是個多用戶控制台方式,運行級為3。然後,inittab文件中每個項目指定第二個
欄位的項目用哪種運行級(每個欄位用冒號分開)。因此,對運行級3,下列行是相關的:
13:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
1:12345:respawn:/sbin/minggetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/minggetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/minggetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/minggetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/minggetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/minggetty tty6
最後六行建立Linux提供的六個虛擬控制台。第一行運行啟動腳本/etc/rc.d/ rc 3;
這將運行目錄/etc/
rc.d/rc3.d中包含的所有腳本,這些腳本表示系統初始化時要啟動的程序。一般來說,
這些腳本不需要編輯或改變,是系統預設的。
『貳』 請教linux的啟動過程
第一步、載入內核
操作系統接管硬體以後,首先讀入 /boot 目錄下的內核文件。
以我的電腦為例,/boot 目錄下面大概是這樣一些文件:
$ ls /boot
config-3.2.0-3-amd64
config-3.2.0-4-amd64
grub
initrd.img-3.2.0-3-amd64
initrd.img-3.2.0-4-amd64
System.map-3.2.0-3-amd64
System.map-3.2.0-4-amd64
vmlinuz-3.2.0-3-amd64
vmlinuz-3.2.0-4-amd64
第二步、啟動初始化進程
內核文件載入以後,就開始運行第一個程序 /sbin/init,它的作用是初始化系統環境。
由於init是第一個運行的程序,它的進程編號(pid)就是1。其他所有進程都從它衍生,都是它的子進程。
第三步、確定運行級別
許多程序需要開機啟動。它們在Windows叫做"服務"(service),在Linux就叫做"守護進程"(daemon)。
init進程的一大任務,就是去運行這些開機啟動的程序。但是,不同的場合需要啟動不同的程序,比如用作伺服器時,需要啟動Apache,用作桌面就不需要。Linux允許為不同的場合,分配不同的開機啟動程序,這就叫做"運行級別"(runlevel)。也就是說,啟動時根據"運行級別",確定要運行哪些程序。
Linux預置七種運行級別(0-6)。一般來說,0是關機,1是單用戶模式(也就是維護模式),6是重啟。運行級別2-5,各個發行版不太一樣,對於Debian來說,都是同樣的多用戶模式(也就是正常模式)。
init進程首先讀取文件 /etc/inittab,它是運行級別的設置文件。如果你打開它,可以看到第一行是這樣的:
id:2:initdefault:
initdefault的值是2,表明系統啟動時的運行級別為2。如果需要指定其他級別,可以手動修改這個值。
那麼,運行級別2有些什麼程序呢,系統怎麼知道每個級別應該載入哪些程序呢?......回答是每個運行級別在/etc目錄下面,都有一個對應的子目錄,指定要載入的程序。
/etc/rc0.d
/etc/rc1.d
/etc/rc2.d
/etc/rc3.d
/etc/rc4.d
/etc/rc5.d
/etc/rc6.d
上面目錄名中的"rc",表示run command(運行程序),最後的d表示directory(目錄)。下面讓我們看看 /etc/rc2.d 目錄中到底指定了哪些程序。
$ ls /etc/rc2.d
README
S01motd
S13rpcbind
S14nfs-common
S16binfmt-support
S16rsyslog
S16sudo
S17apache2
S18acpid
...
可以看到,除了第一個文件README以外,其他文件名都是"字母S+兩位數字+程序名"的形式。字母S表示Start,也就是啟動的意思(啟動腳本的運行參數為start),如果這個位置是字母K,就代表Kill(關閉),即如果從其他運行級別切換過來,需要關閉的程序(啟動腳本的運行參數為stop)。後面的兩位數字表示處理順序,數字越小越早處理,所以第一個啟動的程序是motd,然後是rpcbing、nfs......數字相同時,則按照程序名的字母順序啟動,所以rsyslog會先於sudo啟動。
這個目錄里的所有文件(除了README),就是啟動時要載入的程序。如果想增加或刪除某些程序,不建議手動修改 /etc/rcN.d 目錄,最好是用一些專門命令進行管理(參考這里和這里)。
第四步、載入開機啟動程序
前面提到,七種預設的"運行級別"各自有一個目錄,存放需要開機啟動的程序。不難想到,如果多個"運行級別"需要啟動同一個程序,那麼這個程序的啟動腳本,就會在每一個目錄里都有一個拷貝。這樣會造成管理上的困擾:如果要修改啟動腳本,豈不是每個目錄都要改一遍?
Linux的解決辦法,就是七個 /etc/rcN.d 目錄里列出的程序,都設為鏈接文件,指向另外一個目錄 /etc/init.d ,真正的啟動腳本都統一放在這個目錄中。init進程逐一載入開機啟動程序,其實就是運行這個目錄里的啟動腳本。
下面就是鏈接文件真正的指向。
$ ls -l /etc/rc2.d
README
S01motd -> ../init.d/motd
S13rpcbind -> ../init.d/rpcbind
S14nfs-common -> ../init.d/nfs-common
S16binfmt-support -> ../init.d/binfmt-support
S16rsyslog -> ../init.d/rsyslog
S16sudo -> ../init.d/sudo
S17apache2 -> ../init.d/apache2
S18acpid -> ../init.d/acpid
...
這樣做的另一個好處,就是如果你要手動關閉或重啟某個進程,直接到目錄 /etc/init.d 中尋找啟動腳本即可。比如,我要重啟Apache伺服器,就運行下面的命令:
$ sudo /etc/init.d/apache2 restart
/etc/init.d 這個目錄名最後一個字母d,是directory的意思,表示這是一個目錄,用來與程序 /etc/init 區分。
第五步、用戶登錄
開機啟動程序載入完畢以後,就要讓用戶登錄了。
一般來說,用戶的登錄方式有三種:
(1)命令行登錄
(2)ssh登錄
(3)圖形界面登錄
這三種情況,都有自己的方式對用戶進行認證。
(1)命令行登錄:init進程調用getty程序(意為get teletype),讓用戶輸入用戶名和密碼。輸入完成後,再調用login程序,核對密碼(Debian還會再多運行一個身份核對程序/etc/pam.d/login)。如果密碼正確,就從文件 /etc/passwd 讀取該用戶指定的shell,然後啟動這個shell。
(2)ssh登錄:這時系統調用sshd程序(Debian還會再運行/etc/pam.d/ssh ),取代getty和login,然後啟動shell。
(3)圖形界面登錄:init進程調用顯示管理器,Gnome圖形界面對應的顯示管理器為gdm(GNOME Display Manager),然後用戶輸入用戶名和密碼。如果密碼正確,就讀取/etc/gdm3/Xsession,啟動用戶的會話。
第六步、進入 login shell
所謂shell,簡單說就是命令行界面,讓用戶可以直接與操作系統對話。用戶登錄時打開的shell,就叫做login shell。
Debian默認的shell是Bash,它會讀入一系列的配置文件。上一步的三種情況,在這一步的處理,也存在差異。
(1)命令行登錄:首先讀入 /etc/profile,這是對所有用戶都有效的配置;然後依次尋找下面三個文件,這是針對當前用戶的配置。
~/.bash_profile
~/.bash_login
~/.profile
需要注意的是,這三個文件只要有一個存在,就不再讀入後面的文件了。比如,要是 ~/.bash_profile 存在,就不會再讀入後面兩個文件了。
(2)ssh登錄:與第一種情況完全相同。
(3)圖形界面登錄:只載入 /etc/profile 和 ~/.profile。也就是說,~/.bash_profile 不管有沒有,都不會運行。
第七步,打開 non-login shell
老實說,上一步完成以後,Linux的啟動過程就算結束了,用戶已經可以看到命令行提示符或者圖形界面了。但是,為了內容的完整,必須再介紹一下這一步。
用戶進入操作系統以後,常常會再手動開啟一個shell。這個shell就叫做 non-login shell,意思是它不同於登錄時出現的那個shell,不讀取/etc/profile和.profile等配置文件。
non-login shell的重要性,不僅在於它是用戶最常接觸的那個shell,還在於它會讀入用戶自己的bash配置文件 ~/.bashrc。大多數時候,我們對於bash的定製,都是寫在這個文件裡面的。
你也許會問,要是不進入 non-login shell,豈不是.bashrc就不會運行了,因此bash 也就不能完成定製了?事實上,Debian已經考慮到這個問題了,請打開文件 ~/.profile,可以看到下面的代碼:
if [ -n "$BASH_VERSION" ]; then
if [ -f "$HOME/.bashrc" ]; then
. "$HOME/.bashrc"
fi
fi
上面代碼先判斷變數 $BASH_VERSION 是否有值,然後判斷主目錄下是否存在 .bashrc 文件,如果存在就運行該文件。第三行開頭的那個點,是source命令的簡寫形式,表示運行某個文件,寫成"source ~/.bashrc"也是可以的。
因此,只要運行~/.profile文件,~/.bashrc文件就會連帶運行。但是上一節的第一種情況提到過,如果存在~/.bash_profile文件,那麼有可能不會運行~/.profile文件。解決這個問題很簡單,把下面代碼寫入.bash_profile就行了。
if [ -f ~/.profile ]; then
. ~/.profile
fi
這樣一來,不管是哪種情況,.bashrc都會執行,用戶的設置可以放心地都寫入這個文件了。
Bash的設置之所以如此繁瑣,是由於歷史原因造成的。早期的時候,計算機運行速度很慢,載入配置文件需要很長時間,Bash的作者只好把配置文件分成了幾個部分,階段性載入。系統的通用設置放在 /etc/profile,用戶個人的、需要被所有子進程繼承的設置放在.profile,不需要被繼承的設置放在.bashrc。
順便提一下,除了Linux以外, Mac OS X 使用的shell也是Bash。但是,它只載入.bash_profile,然後在.bash_profile裡面調用.bashrc。而且,不管是ssh登錄,還是在圖形界面里啟動shell窗口,都是如此。
『叄』 linux系統啟動過程主要有哪些
Linux系統的啟動過程主要包括以下幾個階段:
1. **開機自檢(POST)**:計算機通電後,BIOS(基本輸入輸出系統)首先進行硬體自檢,檢查主板、CPU、內存等硬體是否滿足運行條件。
2. **讀取MBR(主引導記錄)**:自檢完成後,BIOS將控制權轉交給硬碟的MBR,MBR位於硬碟的0柱面、0磁軌、1扇區,包含引導操作系統的指令。
3. **啟動管理器(Boot Loader)**:Linux系統通常使用GRUB(GRand Unified Bootloader)作為啟動管理器,GRUB讀取MBR中的引導信息後,展示啟動菜單,允許用戶選擇要啟動的操作系統。
4. **載入內核**:選定操作系統後,GRUB載入內核到內存中,內核是操作系統的核心,負責管理系統資源。
5. **初始化系統(init進程)**:內核啟動後,第一個用戶態進程init被創建,init進程讀取配置文件(如/etc/inittab或systemd的配置文件),進行系統初始化,包括設置運行級別、啟動必要的服務和守護進程等。
6. **建立終端並等待用戶登錄**:系統初始化完成後,會建立終端,等待用戶輸入用戶名和密碼進行登錄。登錄成功後,用戶可以通過命令行或圖形界面(如果運行級別支持)與系統進行交互。
這些階段共同構成了Linux系統的啟動過程,確保了系統能夠順利從關機狀態過渡到可操作狀態。