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  • linux启动流程

    linux的基础启动流程

    启动第一步--加载BIOS
    当你打开计算机电源,计算机会首先加载BIOS信息,BIOS信息是如此的重要,以至于计算机必须在最开始就找到它。这是因为BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等。在此之后,计算机心里就有谱了,知道应该去读取哪个硬件设备了。

    启动第二步--读取MBR
    众所周知,硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR,也就是Master Boot Record,即主引导记录,它的大小是512字节,别看地方不大,可里面却存放了预启动信息、分区表信息。
    系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后,就会将其复制到0×7c00地址所在的物理内存中。其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader,而具体到你的电脑,那就是lilo或者grub了。

    启动第三步--Boot Loader
    Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序,我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统内核做好一切准备
    Boot Loader有若干种,其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。
    我们以Grub为例来讲解吧,毕竟用lilo和spfdisk的人并不多。
    系统读取内存中的grub配置信息(一般为menu.lst或grub.lst),并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

    启动第四步--加载内核
    根据grub设定的内核映像所在路径,系统读取内存映像,并进行解压缩操作。此时,屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后,屏幕输出“OK, booting the kernel”。
    系统将解压后的内核放置在内存之中,并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备,完成Linux核心环境的建立。至此,Linux内核已经建立起来了,基于Linux的程序应该可以正常运行了。

    启动第五步--用户层init依据inittab文件来设定运行等级
    内核被加载后,第一个运行的程序便是/sbin/init,该文件会读取/etc/inittab文件,并依据此文件来进行初始化工作。
    其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级,其设定形式是“:id:5:initdefault:”,这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下:
    0:关机
    1:单用户模式
    2:无网络支持的多用户模式
    3:有网络支持的多用户模式
    4:保留,未使用
    5:有网络支持有X-Window支持的多用户模式
    6:重新引导系统,即重启
    关于/etc/inittab文件的学问,其实还有很多

    启动第六步--init进程执行rc.sysinit
    在设定了运行等级后,Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序,它做的工作非常多,包括设定PATH、设定网络配置(/etc/sysconfig/network)、启动swap分区、设定/proc等等。如果你有兴趣,可以到/etc/rc.d中查看一下rc.sysinit文件,里面的脚本够你看几天的

    启动第七步--启动内核模块
    具体是依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来装载内核模块。

    启动第八步--执行不同运行级别的脚本程序
    根据运行级别的不同,系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序,来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

    启动第九步--执行/etc/rc.d/rc.local
    你如果打开了此文件,里面有一句话,读过之后,你就会对此命令的作用一目了然:
    # 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后,Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

    启动第十步--执行/bin/login程序,进入登录状态
    此时,系统已经进入到了等待用户输入username和password的时候了,你已经可以用自己的帐号登入系统了。:)

     1. linux核心的引导 操作系统的核心是放在文件系统中的,要想正确加载核心就必须提前识别文件系统。系统刚启动的时候,就需要通过引导加载程序(即lilo、grub、spfdisk等)来识别文件系统,引导核心。要想加载linux的核心就必须能识别linux的文件系统,要加载windows核心就必须能识别windows文件系统。而grub是同时支持linux和windows的。但windows的加载程序并不支持linux文件系统,所以在多重启动设置的时候,总是要先装windows而后装Linux。  核心文件在哪里呢?一般来说,它会放在/boot里,并且取名为/boot/vmlinuz。  在加载核心的过程中,必须知道,系统只会“载入根目录”,并且是以只读方式载入的。有时为了让某些功能可以用文件的方法来读取,有的系统在启动的时,会建立虚拟盘(ramdisk),这就需要使用initrd以及linuxrc了。在加载核心的时候,一起加载initrd的映像文件(boot/initrd-xxxx.img),并利用linuxrc(在initrd的映像文件内)程序来加载模块。在核心驱动外部硬件的工作完成之后,initrd所建立的虚拟盘就会被删除。

     2. 第一个程序init的加载和runlevel设置 在核心加载完成之后,系统就准备好了,等待程序的执行。整个linux系统中,第一个执行的程序就是“/sbin/init”。init程序做的工作相当多,除了利用设置文件“/etc/inittab”来获取运行等级之外,还会通过运行等级的设置值启动不同的服务项目。运行等级是指linux通过设置不同等级来规定系统用不同的服务来启动,让linux的使用环境不同。  "/etc/inittab"中有这么一句"si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit",表明系统需要主动使用"rc.sysinit"这个shell脚本来设置系统环境。但这个文件的文件名在各个版本中是不一样的,需要自行查看确认。

    3. init处理系统的初始化流程(/etc/rc.d/rc.sysinit)

    (1)获取网络环境与主机类型。首先会读取网络环境设置文件"/etc/sysconfig/network",获取主机名称与默认网关等网络环境。

    (2)测试与载入内存设备/proc及usb设备/sys。除了/proc外,系统会主动检测是否有usb设备,并主动加载usb驱动,尝试载入usb文件系统。

    (3)决定是否启动SELinux。

    (4)接口设备的检测与即插即用(pnp)参数的测试。

    (5)用户自定义模块的加载。用户可以再"/etc/sysconfig/modules/*.modules"加入自定义的模块,此时会加载到系统中。

    (6)加载核心的相关设置。又一个文件"/etc/sysctl.conf",按这个文件的设置值配置功能。

    (7)设置系统时间(clock)。

    (8)设置终端的控制台的字形。

    (9)设置raid及LVM等硬盘功能。

    (10)以方式查看检验磁盘文件系统。

    (11)进行磁盘配额quota的转换。

    (12)重新以读取模式载入系统磁盘。

    (13)启动quota功能。

    (14)启动系统随机数设备(产生随机数功能)。

    (15)清楚启动过程中的临时文件。

    (16)将启动信息加载到"/var/log/dmesg"文件中。 如果想知道启动过程中发生了什么事可以查看dmesg文件。  

    4. 启动系统服务"/etc/rc.d/rc*.d"与启动设置文件"/etc/sysconfig" 之前结束了inittab中的rc.sysinit之后,系统可以顺利工作了,只是还需要启动系统所需要的各种服务,这样主机才可以提供相关的网络和主机功能。因此根据之前设置的运行等级,会启动不同的服务项目。如果当时我们在inittab中选择了等级3,系统则会在"/etc/rc.d/rc3.d"目录中运行相应的服务内容,选择等级5,就在"/etc/rc.d/rc5.d"目录内。  该目录下的内容全部都是以 S 或 K 开头的链接文件,都链接到"/etc/rc.d/init.d"目录下的各种shell脚本。S表示的是启动时需要start的服务内容,K表示关机时需要关闭的服务内容。如果我们需要自己增加启动的内容,可以再init.d目录中增加相关的shell脚本,然后在rc*.d目录中建立链接文件指向该shell脚本。这些shell脚本的启动或结束顺序是由S或K字母后面的数字决定,例如S01sysstat表示第一个执行sysstat脚本,S99local表示排在第99位执行rc.local脚本。  

    5. 用户自定义引导程序(/etc/rc.d/rc.local) 一般来说,自定义的程序不需要执行上面所说的繁琐的建立shell增加链接文件的步骤,只需要将命令放在rc.local里面就可以了,这个shell脚本就是保留给用户自定义启动内容的。

     6. 启动终端和X-Window界面 完成了系统所有的启动任务后,linux会启动终端或X-Window来等待用户登录。 tty1,tty2,tty3...这表示在运行等级1,2,3,4的时候,都会执行"/sbin/mingetty",而且执行了6个,所以linux会有6个纯文本终端,mingetty就是启动终端的命令。 除了这6个之外还会执行"/etc/X11/prefdm -nodaemon"这个主要启动X-Window  

    7. 有关变换运行等级 当linux已经登录之后,有时候还希望更换运行等级,一种方法是改变"/etc/inittab"内的设置内容,将"id:3:initdefault:"中的数字改成相应等级,然后重启即可。  如果只是想暂时地改变运行等级,下次启动还是按原等级登录,可以直接使用init [0-6]命令来改变运行等级。一般来说,运行等级的不同只是相关的启动服务内容的不同而已,因此使用命令改变等级会比较两个改变等级之间的服务内容,关闭一些新等级中不需要的服务项目,启动新等级需要的服务,而保量新等级和原等级中共有的服务内容。查询目前等级的命令也很简单,只需要输入runlevel即可。如:[root@linux ~]# runlevel  结果显示:N 3

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