linux 啓動過程分析

Linux系統啓動過程分析

  主要內容：

    1. 啓動過程幾個主要文件簡介 

    2. 開機過程詳細說明

    3. 開機過程詳圖

 

啓動過程當中的幾個主要文件及其做用：

文件名稱 （按照加載次序列出）	做用
/etc/inittab	定義在進入或切換各個級別時系統須要執行的動做 init在初始化系統時須要讀取其中配置
/etc/rc.d/rc.sysinit	由init進程調用執行 完成下面的初始化工做： 1. 獲取網絡環境及主機類型 2. 測試與載入內存設備/proc及USB設備/sys 3. 決定是否啓動SELinux 4. 接口設備的檢測與即插即用(PNP)參數的測試 5. 用戶自定義模塊的加載 6. 加載核心的相關設置 7. 設置系統時間 8. 設置中斷控制檯(console)的字形 9. 設置RAID與LVM等硬盤功能 10. 以fsak檢驗磁盤文件系統 11. 進行磁盤配額quota的轉換（非必要） 12. 從新以可讀取模式載入系統磁盤 13. 啓動quota的功能 14. 啓動隨機數設備 15. 清除啓動過程當中生成的臨時文件 16. 將啓動相關信息加載到/var/log/message文件中
/ettc/rc.d/rc	由init進程調用執行 根據制定的運行級別，加載或終止相應的系統服務
/etc/rc.local	由rc腳本調用執行 保存用戶定義的徐開機後自動執行的命令

 

inittab文件說明：
    格式：  id：runlevels：action ：process

id	用於在inittab文件中惟一標識一條記錄,沒有特別的意義
runlevels	用於指定記錄能在哪些級別下運行(能夠有多個，表示在相應的運行級均須要運行；也能夠爲空，爲空時表示0~6都要運行)
action	用於指定記錄將執行的動做類型
process	用於設置啓動進程所執行的動做命令 （字段中進程能夠是任意的守候進程、可執行腳本或程序）

  inittab文件中每一記錄都重新的一行開始，因此每一個記錄項最多可有512個字符；
  運行級(runlevels)就是操做系統當前正在運行的功能級別。這個級別從1到6;
  當運行級別改變，而且正在運行的程序並無在新的運行級別中指定須要運行，那麼init會先發送一個SIGTERM 信號終止，而後是SIGKILL. 運行級別發生變化時，init就會從/etc/inittab運行相應的命令
 

文件中有效的action值：

有效的action值	respawn：若是process字段指定的進程不存在，則啓動該進程，init不等待處理結束，而是繼續掃描inittab文件中的後續進程，當這樣的進程終止時，init會從新啓動它，若是這樣的進程已存在，則什麼也不作。
	wait：啓動process字段指定的進程，必須等到執行結束纔去處理inittab中的下一記錄項。
	once: 啓動process字段指定的進程，不等待處理結束就去處理下一記錄項。當這樣的進程終止時，也再也不從新啓動它，在進入新的運行級別時，若是這樣的進程仍在運行，init也不從新啓動它。
	boot：只有在系統啓動時，init才處理這樣的記錄項，啓動相應進程，並不等待處理結束就去處理下一個記錄項。當這樣的進程終止時，系統也不重啓它。
	bootwait：系統啓動後，當第一次從單用戶模式進入多用戶模式時處理這樣的記錄項，init啓動這樣的進程，而且等待它的處理結束，而後再進行下一個記錄項的處理，當這樣的進程終止時，系統也不重啓它
	off：若是指定的進程正在運行，init就給它發SIGTERM警告信號，在向它發出信號SIGKILL強制其結束以前等待5秒，若是這樣的進程不存在，則忽略這一項。
	powerfail：當init接到斷電的信號(SIGPWR)時，處理指定的進程。固然前提是有U P S和監視UPS並通知init電源已被切斷的軟件。RHlinux默認沒有列出該選項。
	powerwait 當init接到斷電的信號(SIGPWR)時，處理指定的進程，但init不會等待正在運行的進程結束，而且等處處理結束纔去檢查其餘的記錄項。
	sysinit: 指定的進程在訪問控制檯以前執行，這樣的記錄項僅用於對某些設備的初始化，目的是爲了使init在這樣的設備上向用戶提問有關運行級別的問題，init須要等待進程運行結束後才繼續。
	initdefault: 指定一個默認的運行級別，只有當init一開始被調用時才掃描這一項，若是runlevel字段指定了多個運行級別，其中最大的數字 是默認的運行級別，若是runlevel字段是空的，init認爲字段是0123456，因而進入級別6，這樣便陷入了一個循環，若是inittab文件中沒 有包含initdefault的記錄項，則在系統啓動時請求用戶爲它指定一個初始運行級別
	ctrlaltdel：容許init在用戶於控制檯鍵盤上按下Ctrl+Alt+Del組合鍵時，從新啓動系統。注意，若是該系統放在一個公共場所，系統管理員可將Ctrl+Alt+Del組合鍵配置爲別的行爲，好比忽略等。我是設置成打印一句警告的話了（防止其餘人惡意重啓系統）：監視到特定的鍵盤組合鍵被按下時採起的動做，如今還不完善。

 

開機過程詳細說明：

  示意圖：

過程說明：
    1.  BIOS：系統首先由POST(PowerOnSelfTest,上電自檢)程序來對內部各個設備進行檢查；自檢後，就首先按照系統CMOS設置中保存的啓動順序搜尋軟硬盤驅動器及CD—ROM、網絡服務器等有效地啓動驅動器，讀入操做系統引導記錄，而後將系統控制權交給引導記錄，並由引導記錄來完成系統的順利啓動。
  注：
    硬盤主引導記錄MBR（Master Boot Record）：位於硬盤0磁道0柱面1扇區，該扇區共512bytes，其中MBR佔446bytes ；MBR所作的惟一的事情就是裝載第二引導裝載程序。
    分區表DPT（Disk Partition Table）佔64bytes；
    硬盤有效標誌（Magic Number）佔2bytes；
    2.  引導扇區的前446字節，其中定義如何啓動本硬盤上的系統（根據分區表找到對應分區上的內核）；而對於Linux，通常多用Grub引導，因爲grub相對較大，因此分爲兩段式的進行引導，第一段存儲於硬盤MBR中，第二段放置於操做系統內核所在的分區上。Grub根據MBR中第一段找到第二段，繼續引導，第二段中放置的有GRUB菜單等信息，可讓用戶選擇須要繼續引導啓動的系統；而且菜單中指定的有內核及RamDisk信息；
    3.  根據用戶選擇將對應的內核讀到內存，解壓展開；而後內核開始初始化；初始化完成後須要讀取根分區（根是一切的起點），這時候若是系統不是普通磁盤，是scsi或是raid形式時，就須要先加載相關的文件系統驅動來驅動該磁盤設備，從而讀取根分區（雞和蛋問題）；這時候給內核提供了一個minilinux，即initrd，其中含有內核所需的一些基本模塊驅動，該linux只在內存中運行。內核啓動時展開該initrd來加載相應的驅動，在該驅動的補充之下從而掛載上根分區；
    4.  而後運行根分區腳本/sbin/init 來初始化系統；這個客戶自行程序運行會讀取初始化配置文件inittab：在其中順序定義並運行的有1.默認的運行級別 2.默認的系統服務初始化腳本sysinit位置 3.各類運行級別；系統會根據默認的運行級別，來對應執行相應級別下的腳本，該處腳本是連接文件，連接到init.d中相對應的文件，真正運行的是init.d裏的腳本）。
    注：
     rc N;表示用rc腳本去運行rc N.d目錄下的腳本；rc腳本就是去執行所需級別腳本的功能腳本；
    目錄下的文件均爲腳本連接文件，指向/etc/rc.d/rcN.d/目錄，而且命名時以S或K開頭，後面跟上0-99的數字；S表明啓動時執行；K表明關閉時執行；01-99表明啓動或關閉的級別（數字越小越優先）
    5.  初始化結束前執行最後一個文件：/etc/rc.d/rc.local，系統會讀取該腳本中的全部命令並執行一遍；可是該腳本只在啓動時執行一次，系統關閉時不能執行，因此不要爲了實現開機啓動而將某些服務寫入這個腳本，那樣會形成服務關機時的非正常關閉；

   注：
  內核：模塊化設計，大部分設備模塊是在須要時加載驅動，而且大部分模塊的驅動放置於根分區上。

 

 開機詳細流程圖：