开机流程分析
开机不是只要按一下电源钮而关机只要关掉电源钮就可以了吗?有何大学问?话是这样没错啦,但是由于 Linux 是一套多人多任务的操作系统,你难保你在关机时没有人在线上,如果你关机的时候碰巧一大群人在线上工作,那会让当时在线上工作的人马上断线的!那不是害死人了!一些资料可以无价之宝哩!另外,与 DOS 环境不同的是, Linux 在执行的时候,虽然你在画面上只会看到黑压压的一片,完全没有任何画面,但其实他是有很多的程序在背景底下执行的,例如邮件程序、浏览器主机程序等,你如果随便关机的话,是很容易伤害硬盘及数据传输的动作的!所以在 Linux 下关机可是一门大学问喔
既然开机是很严肃的一件事,呵呵,那我们来了解一下整个开机的过程吧!好让大家比较容易发现开机过程里面发生错误的地方,与解决之道!不过,由于开机的过程中,那个 Boot Loader 使用的软件可能不一样,例如 Mandrake 9.0 已经同时提供 Lilo 与 Grub 这两个开机管理程序,虽然 lilo 与 grub 的激活过程或许有点不太相同,但是他的原理则都是一样的哩!这里我们先介绍较老牌的 Lilo 啰! Lilo 是什么?!简单的说,他是 LInux LOader 的缩写,就是 Linux 开机时候加载的咚咚就对了!这东西可是控制了你的多重开机的命脉!底下的篇幅会再分别介绍这两套开机管理程序!底下先开始来谈谈 Linux 是如何开机的呢?基本的流程为:
1. 加载 BIOS 的硬件信息;
2. 读取 MBR 的 Kernel Loader (亦即是 lilo, grub, spfdisk 等等)开机信息;
3. 加载 Kernel 的操作系统核心信息;
4. Kernel 执行 init 程序并取得 run-level 信息;
5. init 执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 档案;
6. 激活核心的外挂式模块 (/etc/modules.conf);
7. init 执行 run-level 的各个批次档( Scripts );
8. init 执行 /etc/rc.d/rc.local 档案;
9. 执行 /bin/login 程序;
10. 登入之后开始以 Shell 控管主机。
大概的流程就是上面写的那个样子啦,而每一个程序的内容主要是在干嘛呢?底下就分别来谈一谈吧!
· 寻找 BIOS 加载硬件信息:
稍微有 PC 硬件经验的人们大概都知道 BIOS ( Basic Input/Output Setup ) 的作用!他是第一个被加载计算机的资料!你主机的 CPU 资料、开机顺序、硬盘大小、芯片组工作状态、PnP 的开启与否、内存的时脉等等等...这都记录在 BIOS 当中!所以啦,开机之后,系统会先去找这个东西;
· 可开机硬盘的 MBR 读取 Kernel loader:
再来呢?呵呵!当然就是硬盘的开机资料啰!由于个人计算机的系统在读完 BIOS 之后,会先去读取第一个开机硬盘的第一个扇区(就是 master boot record, MBR 啰!),还记得这个 MBR 吗?嗄!忘记了?赶紧回到第二篇好好的再复习一遍ㄋㄟ?。而这个扇区主要就是在记录开机的信息!还记得上面提到的 Lilo 及 grub 吧?他的纪录就是在这里啰!所以啰,这个时候 Lilo 纪录的信息就会被读出来,系统并依 Lilo 的信息去不同的系统开机,这也就是多重开机设定的地方啦。
好了,先再来回忆一下,如果你是以 grub 程序开机的话,那么在开机的时候会显示什么资料呢?呵呵!会显示蛮多的开机选单,没错?就是『选单』,然后选择了你的选择项目之后,系统就会跑到该扇区去读取该操作系统的核心啰!呵呵!所以一个好的 boot loader 会具有两个功能,就是:
o 选单功能 ( menu )
o 指向功能 ( pointer )
那么为何要有 loader 呢?我想,我们得先来探讨一下这个话题才行!要探讨之前先来了解一下,晓不晓得 与 Linux 的档案格式一不一样?!呵呵!当然不一样对不对,好了,那么再来说一说,请问,你的计算机怎么知道你的硬盘的资料是什么系统?哈哈!那就是 loader 的主要功能啰!在你能使用系统之前,一定需要加载核心对吧!?但是怎样让你的硬件认识核心呢?那就是 kernel loader 的主要功能了!所以这里需要提出的是, Linux 的 loader ( lilo 或 grub ) 是可以认识 windows 的核心档案的,但是 的 loader 却不认识 Linux 的核心档案,因此,作为一个多重开机的设定 loader ,就无法使用 Windows 所提供的 loader 啰!由于需要让系统认识你的 kernel ,因此,就需要 kernel loader 啦!这样想就对啦!
这一部份的信息我们在后续的章节会再提及!
· 加载核心( Kernel ):
好了,等我们在 grub 的选单中选择了 Linux 这个系统,然后主机跑到 Linux 所在的硬盘之下,就开始将他的核心加载啰。在 Linux 的系统下,通常开机的核心都摆在 /boot 底下,因此,这个时候的 boot loader 就会到 /boot 去寻找相关的核心。我们的 kernel 名称通常就是 /boot/vmlinuz-xxxx 的格式,目前 Mandrake 9.0 的核心版本为 2.4.19,而 Mandrake 自行释出的版本为 2.4.19-16mdk ,所以,使用 uname –r 会出现 2.4.19-16mdk 呦!然后 MDK 9.0 预设核心档案就是: /boot/vmlinuz-2.4.19-16mdk 这一个!好了,加载这个档案再往下继续吧!
· 核心执行 init 并由 /etc/inittab 取得系统登入状态:
核心加载之后,由核心执行的第一个程序就是 /sbin/init 啰!而这个程序第一个目标当然就是确定主机是要以怎样的情况登入!这个时候就必须要以 /sbin/init 来加载 /etc/inittab 的信息啦!而 Linux 共有几种登入模式呢?嗯!这里似乎有需要说明一下 Linux 有哪些登入的状态!如果你进入 Linux 的 /etc/inittab 档案的话( 可以使用 vi 啦 ),你应该会看到如下的信息:
[root @test /root]# vi /etc/inittab # 0 - halt (Do NOT set initdefault to this) 关机 # 1 - Single user mode 单人使用(系统有问题时候的登入状况) # 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking) 多人但无网络 # 3 - Full multiuser mode 文字界面登入的多人系统 # 4 - unused 系统保留 # 5 - X11 X-Windows 图形界面登入的多人系统 # 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this) 重新开机 # id:3:initdefault:
·
上面显示的就是目前可以登入的状态了(就是 run-level 啦!),共有 0?6 的登入状态,其中,我们比较常使用的是 3 与 5 , 因为我们需要 Linux 是多人多任务的情况,而较常登入的状态就是文字与图形界面啦!所以这里需要设定成 3 或者是 5 ,千万不要设定成 0 或者是 6 喔!不然系统会一直直接重新开机或者是直接关机....预设的系统登入在上面这个表格的最底下一行纪录着!就是『id:3:initdefault 』那一行!注意喔!因为 VBird 预设是以文字界面来登入,所以才会是 3 ,如果你要改成图形界面登入的话(请确定你的 X-windows 没有问题),那么就将 /etc/inittab 里面的上面那一行,将 3 改成 5 即可啰!
那么什么是『单人维护模式 ( run-level 为 1 )』?如果你有玩过 Windows 的话,那么你在开机的时候如果按下 F8 时,不是会出现一些什么『模式』啦、『正常开机』啦或『 MS-DOS 模式』等等的进入 Windows 的状态吗?尤其是当你不正常关机的时候, Windows 预设就会以『模式』来激活 Windows 啰!Windows 的『安全模式』几乎不加载一些复杂的模块,让你的 Windows 一定可以开机成功!那么 Linux 的维护模式状态即是使用单人模式( 就是 run_level 为 1 啦!)所以说, Linux 的登入情况是如何呢?呵呵!没错,就是在这里加载的啦!
· init 的第一个执行内容 /etc/rc.d/rc.sysinit :
确定了登入状态之后,再来当然就是需要将主机的信息给他读进去 Linux 系统啰!而 Linux 系统的第一个资料内容就是 /etc/rc.d/sysinit 这个档案啦!如果你有空进入这个档案去看看的话,会发现这个档案的内容包括了==>设定预设路径( PATH )、设定主机名称、执行 /etc/sysconfig/network 所记录的网络信息、挂载 /proc 这个保存在内存当中的主机基本讯息、以及其它几个 Linux 操作系统最基本的几个信息!大抵来说,他的基本工作是:
1. 设定预设路径:( PATH )
2. 设定网络状态:系统会再去读取 /etc/sysconfig/network,并将该档案内的资料,如 NETWORKING, FORWARD_IPV4, HOSTNAME, DOMAINNAME, GATEWARY, GATEWAYDEV 等等的设定读入系统中。
3. 激活系统的置换空间(简单的可以想成是虚拟内存): swapping
4. 检查档案系统:这个时候系统会去检查一些可能会存在的目录,例如 /fsckoptions 与 /forcfsck 及 /fastboot 等等的目录,当你的系统有不正常关机的现象时(例如突然的断电等等),那么 Linux 将会自动的强制去检查 root 的档案系统 ( checking root filesystems )。简单的想一想,就好象是 Windows 系统下,当你不正常关机时,在开机的过程中就会出现扫瞄硬盘的情况相同啦!
5. 周边设定与系统设定的参数 ( /proc ):在 Linux 或者是 Unix 系统中,你会在根目录中发现一个很奇怪的扇区,那就是 /proc 啰!其实这个目录是记录在内存当中的,每次开机的时候就会被建置起来。他的主要功能是记录主机的一些接口设备的最新资料状况!例如网络周边啦、输入输出周边啦等等的。没事的话,不要到里面乱砍喔!会有问题
6. 设定 Plug and Play ( PNP )的一些参数资料;
7. 清除 /etc/mtab ;
8. mount root 及 /proc 档案系统 :好了,将一些资料都设定好之后,当然就是需要将资料写下来啰!这个时候就会将 root 与 /proc 资料给他 mount 上档案系统啦!
9. 决定是否使用模块, 加载模块
10. 检查档案系统 :与前面相同的,当前面的 /fastboot 检查的旗标开启之后,就会以 fsck 检查你的
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