linux启动详解

开机流程分析 转自:

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在线，如果你关机的时候碰巧一大群人在在线工作，那会让当时在在线工作的人马上断线的！那不是害死人了！一些数据可以无价之宝哩！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 的启动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 开机时候载入的咚咚就对了！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. 启动核心的外挂式模块 (/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数据！你主机的 CPU 数据、开机顺序、硬盘大小、芯片组工作状态、PnP 的开启与否、内存的频率等等等...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数据啰！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？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数据呢？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：
  　
  • 选单功能 ( menu )
  • 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 Windows 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数据是什么系统？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 Windows 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！

• 载入核心( 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，就开始将他的核心载入啰。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，载入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『安全模式』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『安全模式』来启动 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，就是在这里载入的啦！

• 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 系统的第一个数据内容就是 /etc/rc.d/rc.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，并将该档案内的数据，如 NETWORKING, FORWARD_IPV4, HOSTNAME, DOMAINNAME, GATEWARY, GATEWAYDEV 等等的设定读入系统中。
  3. 启动系统的置换空间（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，就好像是 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数据状况！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 )的一些参数数据；
  7. 清除 /etc/mtab ；
  8. mount root 及 /proc 档案系统 ：好了，将一些数据都设定好之后，当然就是需要将数据写下来啰！这个时候就会将 root 与 /proc 数据给他 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 检查你的其它扇区啰！ ( 使用 fsck )
  11. 挂上其它档案系统
  12. 设定 console 字型
  13. 打开 quota
  14. 清除不必要的档案, 如 lock, pid
  15. 设定 clock
  16. serial port 初始化

将开机讯息经由 dmesg 放入 /var/log/dmesg 中

　
如此一来，在 /etc/rc.d/rc.sysinit 就已经将基本的系统设定数据都写好了，也将系统的数据设定完整！而如果你想要知道到底开机的过程中发生了什么事情呢？那么就使用第十六章学会的 dmesg 就可以知道啰

• 启动核心的外挂式模块 (/etc/modules.conf)：
  由于我们的核心越来越聪明，所以呢，我们可以选择使用模块的型态 ( 这个在后面也会继续说明 ) 来进行驱动程序的加载！那么如果系统原本找不到的模块 ( 例如早期的 via-rhine 芯片组 ) 就可以在这个档案里面 /etc/modules.conf 写入呢！

• init 执行 run-level 的各个 scripts ：
  由于不同的 run-level 所需要加载的模块并不相同，所以系统早就为不同的 run-level 设定了一些批次档( scripts )来做这件事啰！而 run-level 早就在前面的时候以 /etc/inittab 当中取得啰！好了，如果你知道如何进入到 /etc/rc.d 的目录中的话，那么你将会看到该目录下应该有八个目录跟三个档案，目录 rc0.d ~ rc6.d 分别代表了各个 run-level 的 scripts ！而在这些目录中的档案都是以 S 及 K ( 大写 ) 为开头的档案，并接两位数的数字与该服务的名称所组合而成的！如下所示为 Mandrake 9.0 的 /etc/rc.d/rc3.d 的内容：
  　

  [root @test /root]# ll /etc/rc.d/rc3.d
  total 0
  lrwxr-xr-x    1 root     root           16 Oct 19 11:05 K55routed -> ../init.d/routed*
  lrwxr-xr-x    1 root     root           18 Oct 19 10:58 S03iptables -> ../init.d/iptables*
  lrwxr-xr-x    1 root     root           17 Oct 19 11:26 S10network -> ../init.d/network*
  lrwxr-xr-x    1 root     root           16 Oct 19 11:26 S12syslog -> ../init.d/syslog*
  lrwxr-xr-x    1 root     root           16 Oct 19 11:26 S20random -> ../init.d/random*
  lrwxrwxrwx    1 root  &n

 root           13 Oct 28 15:22 S40atd -> ../init.d/atd*
lrwxr-xr-x    1 root     root           19 Oct 19 10:59 S40saslauthd -> ../init.d/saslauthd*
lrwxrwxrwx    1 root     root           14 Oct 19 21:28 S55ntpd -> ../init.d/ntpd*
lrwxrwxrwx    1 root     root           14 Oct 19 12:11 S55sshd -> ../init.d/sshd*
lrwxrwxrwx    1 root     root           16 Oct 19 12:00 S56xinetd -> ../init.d/xinetd*
lrwxr-xr-x    1 root     root           18 Oct 19 11:26 S75keytable -> ../init.d/keytable*
lrwxr-xr-x    1 root     root           17 Oct 19 11:12 S80prelude -> ../init.d/prelude*
lrwxr-xr-x    1 root     root           17 Oct 19 11:03 S85numlock -> ../init.d/numlock*
lrwxr-xr-x    1 root     root           18 Oct 19 11:35 S89internet -> ../init.d/internet*
lrwxr-xr-x    1 root     root           15 Oct 19 11:26 S90crond -> ../init.d/crond*
lrwxr-xr-x    1 root     root           17 Oct 19 11:26 S95kheader -> ../init.d/kheader*
lrwxr-xr-x    1 root     root           14 Oct 19 11:38 S99adsl -> ../init.d/adsl*
lrwxr-xr-x    1 root     root           19 Oct 19 11:04 S99linuxconf -> ../init.d/linuxconf*
lrwxr-xr-x    1 root     root           11 Oct 19 10:41 S99local -> ../rc.local*
　
在这个目录下的档案都是连结档，均指向到 /etc/rc.d/init.d 这个目录下，而这个 /etc/rc.d/init.d 目录则是以 Linux 的 rpm 安装方法时，设定一些服务的启动目录。举个例子来说，如果你要重新启动 sendmail 的话，而且你的 sendmail 是以 rpm 来安装的，那么下达 /etc/rc.d/init.d/sendmail restart 就可以直接启动 sendmail 啰！所以你即可知道 /etc/rc.d/init.d 里面档案的主要功能！因此，当你的 run-level 内的 scripts 要启动哪写服务呢，呵呵！就将档案连结到该 init.d 目录下的档案并加以启动即可啰！也就是说『当你以 文字模式 ( run-level=3 ) 启动 Linux 时，你的系统在经过 BIOS、 MBR、 Kernel、 init、/etc/rc.d/rc.sysinit 之后，就会进入 /etc/rc.d/rc3.d 来启动一些服务』啰！不过，需要注意的是，在 rc3.d (或其它目录下 rc0.d ~ rc6.d )目录中 S 开头的档案为执行该服务， K 为开头的档案则是杀掉该服务的意思。那么那些数字代表的意义为何？那就是启动的顺序啦！例如S12syslog 会比S90crond 更早被执行呢！那么为什么要有这些顺序呢？这是有原因的！例如您的主机有要启动 WWW 好了，那么您的网络设定应该要先启动才对吧！所以啰，如果 WWW 先启动，才驱动网络，那么 WWW 自然就一定起不来啦！所以各项服务的启动顺序也是相当重要的！目前 Mandrake 当中，可以使用 chkconfig 来设定开机要启动的服务选项呢！

init 执行 /etc/rc.d/rc.local
在 DOS 或 Windows 的系统中，对于 autoexec.bat 与 config.sys 这两个档案您应该不陌生吧？！这两个档案是 DOS 或 Windows 在完成开机之后，第一个要去读取的内容！那么 Linux 有没有该档案？！有的！在 Linux 系统执行完了大部分的开机程序之后，接着下来就是要执行你的 Linux 主机的个人化设定啰！举个例子来说，由于 Red Hat 7.2 预设是将 CDROM 视为一个模块启动的装置，因此你的 cdrom 将必须要加载两个模块之后才能使用，分别是 modprobe cdrom, modprobe ide-cd 这两个指令！而如果你想每次都使用 cdrom 的话，那么你每次开机都必须记得手动加载这两个模块！粉累耶....这个时候就可以将这两行指令加入到 /etc/rc.d/rc.local 当中去啰！也就是说，不论你有什么需要在开机的时候写进去的指令，都可以在这里写入喔！ ( 通常为了避免麻烦，我们都将开机完之后必须要做的几件事情，例如启动 NAT 主机的命令，使用 tarball 安装的一些软件的启动指令都写在这个档案来，那么系统开机完成之后，你所需要执行的指令也都执行完毕啰！）
　
前面的步骤都被主机执行之后，开机的程序就已经完全的启动完毕了！也就是说，如果你已经有网络的服务启动的话（通常在 /etc/rc.d/init.d 时就加载啰），那么你的主机已经在 Internet 上面提供服务了！所以根本就不需要你登入 Linux 系统你的主机也能正确的提供相关的服务喔！

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开机设定档 /etc/sysconfig
不过，在开机的过程中，到底使用了多少设定档呢？呵呵！使用最多的设定档大多放置在 /etc/sysconfig 这个目录底下呢！来看一下 Mandrake 9.0 在这个设定档底下有哪些东西？
　 [root @test root]# ll /etc/sysconfig
total 100
-rw-r--r--    1 root     root          511 Sep 19 17:48 alsa
-rw-r--r--    1 root     root          239 Sep 19 17:48 autofsck
-rwxr-xr-x    1 root     root           41 Oct 19 11:39 autologin*
-rwxr-xr-x    1 root     root           36 Oct 19 11:35 clock*
drwxr-xr-x    4 root     root         4096 Oct 19 11:27 console/
-rw-------    1 root     root           35 Oct 19 11:35 drakconnect
-rw-------    1 root     root           29 Oct 19 11:35 drakconnect.adsl_pppoe
-rw-------    1 root     root          363 Oct 19 11:35 drakconnect.netc
-rwxr-xr-x    1 root     root          275 Oct 19 11:47 i18n*
-rw-r--r--    1 root     root          952 Sep 19 17:47 init
-rw-r--r--    1 root     root         1407 Sep 19 17:48 installkernel
-rwxr-xr-x   1 root     root          446 Aug 26 23:37 ipvsadm*
-rwxr-xr-x    1 root     root           39 Oct 19 11:27 keyboard*
-rwxr-xr-x    1 root     root          114 Oct 18 11:43 mouse*
-rwxr-xr-x    1 root     root           53 Oct 19 11:39 msec*
-rw-r--r--    1 root     root            0 Sep 17 22:16 msec.rpmnew
-rwxr-xr-x    1 root     root          100 Oct 19 13:35 network*
drwxr-xr-x    5 root     root         4096 Oct 19 10:41 networking/
drwxr-xr-x    2 root     root         4096 Oct 19 13:36 network-scripts/
-rwxr-xr-x    1 root     root           10 Oct 19 11:26 pcmcia*
-rw-r--r--    1 root     root          153 Jul 25  2000 rawdevices
-rw-r--r--    1 root     root          336 Jul 26 20:35 saslauthd
-rw-r--r--    1 root     root          455 Aug 14 09:30 syslog
-rwxr-xr-x    1 root     root           56 Oct 19 11:39 system*
-rw-r--r--    1 root     root          337 Sep 19 17:48 usb
-rw-r--r--    1 root     root           41 Aug 22 18:11 xinetd
　 
clock 在设定我们 Linux 主机的时区，可以使用格林威治时间，也就是标准时间，也可以使用台湾的本地时间 ( local )；
i18n 在设定一些语系的使用方面，例如最麻烦的文字接口下的日期显示问题！如果您是以中文安装的，那么预设语系会被选择 big5 ，所以在纯文字接口之下，

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