Linux 系統啟動過程

Linux 系統啟動過程

linux啟動時我們會看到許多啟動資訊。

Linux系統的啟動過程並不是大家想象中的那麼複雜，其過程可以分為5個階段：

• 核心的引導。
• 執行 init。
• 系統初始化。
• 建立終端 。
• 使用者登入系統。

init程式的型別：

• SysV: init, CentOS 5之前, 配置檔案： /etc/inittab。
• Upstart: init,CentOS 6, 配置檔案： /etc/inittab, /etc/init/*.conf。
• Systemd： systemd, CentOS 7,配置檔案： /usr/lib/systemd/system、 /etc/systemd/system。

核心引導

當計算機開啟電源後，首先是BIOS開機自檢，按照BIOS中設定的啟動裝置（通常是硬碟）來啟動。

作業系統接管硬體以後，首先讀入 /boot 目錄下的核心檔案。

執行init

init 程序是系統所有程序的起點，你可以把它比擬成系統所有程序的老祖宗，沒有這個程序，系統中任何程序都不會啟動。

init 程式首先是需要讀取配置檔案 /etc/inittab。

執行級別

許多程式需要開機啟動。它們在Windows叫做"服務"（service），在Linux就叫做"守護程序"（daemon）。

init程序的一大任務，就是去執行這些開機啟動的程式。

但是，不同的場合需要啟動不同的程式，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式，這就叫做"執行級別"（runlevel）。也就是說，啟動時根據"執行級別"，確定要執行哪些程式。

Linux系統有7個執行級別(runlevel)：

• 執行級別0：系統停機狀態，系統預設執行級別不能設為0，否則不能正常啟動
• 執行級別1：單使用者工作狀態，root許可權，用於系統維護，禁止遠端登陸
• 執行級別2：多使用者狀態(沒有NFS)
• 執行級別3：完全的多使用者狀態(有NFS)，登陸後進入控制檯命令列模式
• 執行級別4：系統未使用，保留
• 執行級別5：X11控制檯，登陸後進入圖形GUI模式
• 執行級別6：系統正常關閉並重啟，預設執行級別不能設為6，否則不能正常啟動

系統初始化

在init的配置檔案中有這麼一行： si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit　它呼叫執行了/etc/rc.d/rc.sysinit，而rc.sysinit是一個bash shell的指令碼，它主要是完成一些系統初始化的工作，rc.sysinit是每一個執行級別都要首先執行的重要指令碼。

它主要完成的工作有：啟用交換分割槽，檢查磁碟，載入硬體模組以及其它一些需要優先執行任務。

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

這一行表示以5為引數執行/etc/rc.d/rc，/etc/rc.d/rc是一個Shell指令碼，它接受5作為引數，去執行/etc/rc.d/rc5.d/目錄下的所有的rc啟動指令碼，/etc/rc.d/rc5.d/目錄中的這些啟動指令碼實際上都是一些連線檔案，而不是真正的rc啟動指令碼，真正的rc啟動指令碼實際上都是放在/etc/rc.d/init.d/目錄下。

而這些rc啟動指令碼有著類似的用法，它們一般能接受start、stop、restart、status等引數。

/etc/rc.d/rc5.d/中的rc啟動指令碼通常是K或S開頭的連線檔案，對於以 S 開頭的啟動指令碼，將以start引數來執行。

而如果發現存在相應的指令碼也存在K打頭的連線，而且已經處於執行態了(以/var/lock/subsys/下的檔案作為標誌)，則將首先以stop為引數停止這些已經啟動了的守護程序，然後再重新執行。

這樣做是為了保證是當init改變執行級別時，所有相關的守護程序都將重啟。

至於在每個執行級中將執行哪些守護程序，使用者可以通過chkconfig或setup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定好了，各種守護程序也已經啟動了。

init接下來會開啟6個終端，以便使用者登入系統。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的執行級別中都將以respawn方式執行mingetty程式，mingetty程式能開啟終端、設定模式。

同時它會顯示一個文字登入介面，這個介面就是我們經常看到的登入介面，在這個登入介面中會提示使用者輸入使用者名稱，而使用者輸入的使用者將作為引數傳給login程式來驗證使用者的身份。

使用者登入系統

一般來說，使用者的登入方式有三種：

• （1）命令列登入
• （2）ssh登入
• （3）圖形介面登入

對於執行級別為5的圖形方式使用者來說，他們的登入是通過一個圖形化的登入介面。登入成功後可以直接進入 KDE、Gnome 等視窗管理器。

而本文主要講的還是文字方式登入的情況：當我們看到mingetty的登入介面時，我們就可以輸入使用者名稱和密碼來登入系統了。

Linux 的賬號驗證程式是 login，login 會接收 mingetty 傳來的使用者名稱作為使用者名稱引數。

然後 login 會對使用者名稱進行分析：如果使用者名稱不是 root，且存在 /etc/nologin 檔案，login 將輸出 nologin 檔案的內容，然後退出。

這通常用來系統維護時防止非root使用者登入。只有/etc/securetty中登記了的終端才允許 root 使用者登入，如果不存在這個檔案，則 root 使用者可以在任何終端上登入。

/etc/usertty檔案用於對使用者作出附加訪問限制，如果不存在這個檔案，則沒有其他限制。

sync 將資料由記憶體同步到硬碟中。

shutdown 關機指令，你可以man shutdown 來看一下幫助文件。例如你可以執行如下命令關機：

shutdown –h 10 ‘This server will shutdown after 10 mins’ 這個命令告訴大家，計算機將在10分鐘後關機，並且會顯示在登陸使用者的當前螢幕中。

shutdown –h now 立馬關機

shutdown –h 20:25 系統會在今天20:25關機

shutdown –h +10 十分鐘後關機

shutdown –r now 系統立馬重啟

shutdown –r +10 系統十分鐘後重啟

reboot 就是重啟，等同於 shutdown –r now

halt 關閉系統，等同於shutdown –h now 和 poweroff