詳解Linux系統(tǒng)開機(jī)后的啟動(dòng)過程

Linux的啟動(dòng)其實(shí)和windows的啟動(dòng)過程很類似，不過windows我們是無法看到啟動(dòng)信息的，而linux啟動(dòng)時(shí)我們會(huì)看到許多啟動(dòng)信息，例如某個(gè)服務(wù)是否啟動(dòng)。

Linux系統(tǒng)的啟動(dòng)過程大體上可分為五部分：內(nèi)核的引導(dǎo)；運(yùn)行init；系統(tǒng)初始化；建立終端 ；用戶登錄系統(tǒng)。

A 內(nèi)核引導(dǎo)

當(dāng)計(jì)算機(jī)打開電源后，首先是BIOS開機(jī)自檢，按照BIOS中設(shè)置的啟動(dòng)設(shè)備（通常是硬盤）來啟動(dòng)。緊接著由啟動(dòng)設(shè)備上的grub程序開始引導(dǎo)linux，當(dāng)引導(dǎo)程序成功完成引導(dǎo)任務(wù)后，Linux從它們手中接管了CPU的控制權(quán)，然后CPU就開始執(zhí)行Linux的核心映象代碼，開始了Linux啟動(dòng)過程。也就是所謂的內(nèi)核引導(dǎo)開始了，在內(nèi)核引導(dǎo)過程中其實(shí)是很復(fù)雜的，我們就當(dāng)它是一個(gè)黑匣子，反正是linux內(nèi)核做了一些列工作，最后內(nèi)核調(diào)用加載了init程序，至此內(nèi)核引導(dǎo)的工作就完成了。交給了下一個(gè)主角init。

B 運(yùn)行init

init 進(jìn)程是系統(tǒng)所有進(jìn)程的起點(diǎn)，你可以把它比擬成系統(tǒng)所有進(jìn)程的老祖宗，沒有這個(gè)進(jìn)程，系統(tǒng)中任何進(jìn)程都不會(huì)啟動(dòng)。init 程序首先是需要讀取配置文件 /etc/inittab。inittab是一個(gè)不可執(zhí)行的文本文件，它有若干行指令所組成。具體內(nèi)容如下：（你可以在你的linux上執(zhí)行命令 cat /etc/inittab 這樣獲得）

以上面的inittab文件為例，來說明一下inittab的格式。其中以#開始的行是注釋行，除了注釋行之外，每一行都有以下格式：
　　

　　對(duì)上面各項(xiàng)的詳細(xì)解釋如下：

1. id

　　id是指入口標(biāo)識(shí)符，它是一個(gè)字符串，對(duì)于getty或mingetty等其他login程序項(xiàng)，要求id與tty的編號(hào)相同，否則getty程序?qū)⒉荒苷９ぷ鳌?br />2. Runlevel

runlevel是init所處于的運(yùn)行級(jí)別的標(biāo)識(shí)，一般使用0－6以及S或s。0、1、6運(yùn)行級(jí)別被系統(tǒng)保留：其中0作為shutdown動(dòng)作，1作為重啟至單用戶模式，6為重啟；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(xiàn)，實(shí)際上，進(jìn)入單用戶模式時(shí)，init直接在控制臺(tái)（/dev/console）上運(yùn)行/sbin/sulogin。在一般的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，都使用了2、3、4、5幾個(gè)級(jí)別，在CentOS系統(tǒng)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(jí)別），4保留給用戶自定義，5表示XDM圖形登錄方式。7－9級(jí)別也是可以使用的，傳統(tǒng)的Unix系統(tǒng)沒有定義這幾個(gè)級(jí)別。runlevel可以是并列的多個(gè)值，以匹配多個(gè)運(yùn)行級(jí)別，對(duì)大多數(shù)action來說，僅當(dāng)runlevel與當(dāng)前運(yùn)行級(jí)別匹配成功才會(huì)執(zhí)行。
3. action
　　action是描述其后的process的運(yùn)行方式的。action可取的值包括：initdefault、sysinit、boot、bootwait等：　initdefault是一個(gè)特殊的action值，用于標(biāo)識(shí)缺省的啟動(dòng)級(jí)別；當(dāng)init由核心激活以后，它將讀取inittab中的initdefault項(xiàng)，取得其中的runlevel，并作為當(dāng)前的運(yùn)行級(jí)別。如果沒有inittab文件，或者其中沒有initdefault項(xiàng)，init將在控制臺(tái)上請(qǐng)求輸入runlevel?！　ysinit、boot、bootwait等action將在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)無條件運(yùn)行，而忽略其中的runlevel。其余的action（不含initdefault）都與某個(gè)runlevel相關(guān)。各個(gè)action的定義在inittab的man手冊(cè)中有詳細(xì)的描述。
4. process
　　process為具體的執(zhí)行程序。程序后面可以帶參數(shù)。

Tips: 如果你看不懂這個(gè)文件，沒有關(guān)系，隨著你對(duì)linux的深入了解，你再回過頭看這個(gè)文件你就會(huì)豁然開朗的。但是你現(xiàn)在必須要明白runlevel的各個(gè)級(jí)別的含義。

C 系統(tǒng)初始化

在init的配置文件中有這么一行： si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit　它調(diào)用執(zhí)行了/etc/rc.d/rc.sysinit，而rc.sysinit是一個(gè)bash shell的腳本，它主要是完成一些系統(tǒng)初始化的工作，rc.sysinit是每一個(gè)運(yùn)行級(jí)別都要首先運(yùn)行的重要腳本。它主要完成的工作有：激活交換分區(qū)，檢查磁盤，加載硬件模塊以及其它一些需要優(yōu)先執(zhí)行任務(wù)。

rc.sysinit約有850多行，但是每個(gè)單一的功能還是比較簡(jiǎn)單，而且?guī)в凶⑨專ㄗh有興趣的用戶可以自行閱讀自己機(jī)器上的該文件，以了解系統(tǒng)初始化所詳細(xì)情況。由于此文件較長(zhǎng)，所以不在本文中列出來，也不做具體的介紹。當(dāng)rc.sysinit程序執(zhí)行完畢后，將返回init繼續(xù)下一步。通常接下來會(huì)執(zhí)行到/etc/rc.d/rc程序。以運(yùn)行級(jí)別3為例，init將執(zhí)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為參數(shù)運(yùn)行/etc/rc.d/rc，/etc/rc.d/rc是一個(gè)Shell腳本，它接受5作為參數(shù)，去執(zhí)行/etc/rc.d/rc5.d/目錄下的所有的rc啟動(dòng)腳本，/etc/rc.d/rc5.d/目錄中的這些啟動(dòng)腳本實(shí)際上都是一些連接文件，而不是真正的rc啟動(dòng)腳本，真正的rc啟動(dòng)腳本實(shí)際上都是放在/etc/rc.d/init.d/目錄下。而這些rc啟動(dòng)腳本有著類似的用法，它們一般能接受start、stop、restart、status等參數(shù)。

/etc/rc.d/rc5.d/中的rc啟動(dòng)腳本通常是K或S開頭的連接文件，對(duì)于以以S開頭的啟動(dòng)腳本，將以start參數(shù)來運(yùn)行。而如果發(fā)現(xiàn)存在相應(yīng)的腳本也存在K打頭的連接，而且已經(jīng)處于運(yùn)行態(tài)了(以/var/lock/subsys/下的文件作為標(biāo)志)，則將首先以stop為參數(shù)停止這些已經(jīng)啟動(dòng)了的守護(hù)進(jìn)程，然后再重新運(yùn)行。這樣做是為了保證是當(dāng)init改變運(yùn)行級(jí)別時(shí)，所有相關(guān)的守護(hù)進(jìn)程都將重啟。

至于在每個(gè)運(yùn)行級(jí)中將運(yùn)行哪些守護(hù)進(jìn)程，用戶可以通過chkconfig或setup中的"System Services"來自行設(shè)定。

D 建立終端

rc執(zhí)行完畢后，返回init。這時(shí)基本系統(tǒng)環(huán)境已經(jīng)設(shè)置好了，各種守護(hù)進(jìn)程也已經(jīng)啟動(dòng)了。init接下來會(huì)打開6個(gè)終端，以便用戶登錄系統(tǒng)。在inittab中的以下6行就是定義了6個(gè)終端：
　　

E 用戶登錄系統(tǒng)

對(duì)于運(yùn)行級(jí)別為5的圖形方式用戶來說，他們的登錄是通過一個(gè)圖形化的登錄界面。登錄成功后可以直接進(jìn)入KDE、Gnome等窗口管理器。而本文主要講的還是文本方式登錄的情況：當(dāng)我們看到mingetty的登錄界面時(shí)，我們就可以輸入用戶名和密碼來登錄系統(tǒng)了。

Linux的賬號(hào)驗(yàn)證程序是login，login會(huì)接收mingetty傳來的用戶名作為用戶名參數(shù)。然后login會(huì)對(duì)用戶名進(jìn)行分析：如果用戶名不是root，且存在/etc/nologin文件，login將輸出nologin文件的內(nèi)容，然后退出。這通常用來系統(tǒng)維護(hù)時(shí)防止非root用戶登錄。只有/etc/securetty中登記了的終端才允許root用戶登錄，如果不存在這個(gè)文件，則root可以在任何終端上登錄。/etc/usertty文件用于對(duì)用戶作出附加訪問限制，如果不存在這個(gè)文件，則沒有其他限制。

在分析完用戶名后，login將搜索/etc/passwd以及/etc/shadow來驗(yàn)證密碼以及設(shè)置賬戶的其它信息，比如：主目錄是什么、使用何種shell。如果沒有指定主目錄，將默認(rèn)為根目錄；如果沒有指定shell，將默認(rèn)為/bin/bash。

login程序成功后，會(huì)向?qū)?yīng)的終端在輸出最近一次登錄的信息(在/var/log/lastlog中有記錄)，并檢查用戶是否有新郵件(在/usr/spool/mail/的對(duì)應(yīng)用戶名目錄下)。然后開始設(shè)置各種環(huán)境變量：對(duì)于bash來說，系統(tǒng)首先尋找/etc/profile腳本文件，并執(zhí)行它；然后如果用戶的主目錄中存在.bash_profile文件，就執(zhí)行它，在這些文件中又可能調(diào)用了其它配置文件，所有的配置文件執(zhí)行后后，各種環(huán)境變量也設(shè)好了，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)大家熟悉的命令行提示符，到此整個(gè)啟動(dòng)過程就結(jié)束了。