linux 启动过程分析

Linux系统启动过程分析

主要内容：

1. 启动过程几个主要文件简介

2. 开机过程详细说明

3. 开机过程详图

启动过程中的几个主要文件及其作用：

文件名称 （按照加载次序列出）	作用
/etc/inittab[/b]	定义在进入或切换各个级别时系统需要执行的动作[/b] init[/b]在初始化系统时需要读取其中配置[/b]
[/b] [/b] /etc/rc.d/rc.sysinit[/b]	由[/b]init[/b]进程调用执行[/b] 完成下面的初始化工作：[/b] 1. [/b]获取网络环境及主机类型[/b] 2. [/b]测试与载入内存设备[/b]/proc[/b]及[/b]USB[/b]设备[/b]/sys[/b] 3. [/b]决定是否启动[/b]SELinux[/b] 4. [/b]接口设备的检测与即插即用[/b](PNP)[/b]参数的测试[/b] 5. [/b]用户自定义模块的加载[/b] 6. [/b]加载核心的相关设置[/b] 7. [/b]设置系统时间[/b] 8. [/b]设置中断控制台[/b](console)[/b]的字形[/b] 9. [/b]设置[/b]RAID[/b]与[/b]LVM[/b]等硬盘功能[/b] 10. [/b]以[/b]fsak[/b]检验磁盘文件系统[/b] 11. [/b]进行磁盘配额[/b]quota[/b]的转换（非必要）[/b] 12. [/b]重新以可读取模式载入系统磁盘[/b] 13. [/b]启动[/b]quota[/b]的功能[/b] 14. [/b]启动随机数设备[/b] 15. [/b]清除启动过程中生成的临时文件[/b] 16. [/b]将启动相关信息加载到[/b]/var/log/message[/b]文件中[/b]
/ettc/rc.d/rc[/b]	由[/b]init[/b]进程调用执行[/b] 根据制定的运行级别，加载或终止相应的系统服务[/b]
/etc/rc.local[/b]	由[/b]rc[/b]脚本调用执行[/b] 保存用户定义的徐开机后自动执行的命令[/b]

inittab文件说明：

格式： id：runlevels：action ：process

id	用于在inittab文件中唯一标识一条记录[/b],[/b]没有特别的意义[/b]
runlevels	用于指定记录能在哪些级别下运行(可以有多个，表示在相应的运行级均需要运行；也可以为空，为空时表示0~6都要运行)
action	用于指定记录将执行的动作类型
process	用于设置启动进程所执行的动作命令 （字段中进程可以是任意的守候进程、可执行脚本或程序）

inittab文件中每一记录都从新的一行开始，所以每个记录项最多可有512个字符；

运行级(runlevels)就是操作系统当前正在运行的功能级别。这个级别从1到6;

当运行级别改变，并且正在运行的程序并没有在新的运行级别中指定需要运行，那么init会先发送一个SIGTERM 信号终止，然后是SIGKILL. 运行级别发生变化时，init就会从/etc/inittab运行相应的命令

文件中有效的action值：

有效的[/b]action[/b]值[/b]	respawn[/b]：[/b]如果process字段指定的进程不存在，则启动该进程，init不等待处理结束，而是继续扫描inittab文件中的后续进程，当这样的进程终止时，init会重新启动它，如果这样的进程已存在，则什么也不做。
wait[/b]：[/b]启动process字段指定的进程，必须等到执行结束才去处理inittab中的下一记录项。
once: [/b]启动process字段指定的进程，不等待处理结束就去处理下一记录项。当这样的进程终止时，也不再重新启动它，在进入新的运行级别时，如果这样的进程仍在运行，init也不重新启动它。
boot[/b]：[/b]只有在系统启动时，init才处理这样的记录项，启动相应进程，并不等待处理结束就去处理下一个记录项。当这样的进程终止时，系统也不重启它。
bootwait[/b]：系统启动后，当第一次从单用户模式进入多用户模式时处理这样的记录项，init启动这样的进程，并且等待它的处理结束，然后再进行下一个记录项的处理，当这样的进程终止时，系统也不重启它
off[/b]：如果指定的进程正在运行，init就给它发SIGTERM警告信号，在向它发出信号SIGKILL强制其结束之前等待5秒，如果这样的进程不存在，则忽略这一项。
powerfail[/b]：[/b]当init接到断电的信号(SIGPWR)时，处理指定的进程。当然前提是有U P S和监视UPS并通知init电源已被切断的软件。RHlinux默认没有列出该选项。
powerwait[/b] 当init接到断电的信号(SIGPWR)时，处理指定的进程，但init不会等待正在运行的进程结束，并且等到处理结束才去检查其他的记录项。
sysinit:[/b] 指定的进程在访问控制台之前执行，这样的记录项仅用于对某些设备的初始化，目的是为了使init在这样的设备上向用户提问有关运行级别的问题，init需要等待进程运行结束后才继续。
initdefault: [/b]指定一个默认的运行级别，只有当init一开始被调用时才扫描这一项，如果runlevel字段指定了多个运行级别，其中最大的数字 是默认的运行级别，如果runlevel字段是空的，init认为字段是0123456，于是进入级别6，这样便陷入了一个循环，如果inittab文件中没 有包含initdefault的记录项，则在系统启动时请求用户为它指定一个初始运行级别
ctrlaltdel[/b]：[/b]允许init在用户于控制台键盘上按下Ctrl+Alt+Del组合键时，重新启动系统。注意，如果该系统放在一个公共场所，系统管理员可将Ctrl+Alt+Del组合键配置为别的行为，比如忽略等。我是设置成打印一句警告的话了（防止其他人恶意重启系统）：监视到特定的键盘组合键被按下时采取的动作，现在还不完善。

开机过程详细说明：

示意图：





过程说明：

1. BIOS：系统首先由POST(PowerOnSelfTest,上电自检)程序来对内部各个设备进行检查；自检后，就首先按照系统CMOS设置中保存的启动顺序搜寻软硬盘驱动器及CD—ROM、网络服务器等有效地启动驱动器，读入操作系统引导记录，然后将系统控制权交给引导记录，并由引导记录来完成系统的顺利启动。

注：

硬盘主引导记录MBR（Master Boot Record）：位于硬盘0磁道0柱面1扇区，该扇区共512bytes，其中MBR占446bytes ；MBR所做的唯一的事情就是装载第二引导装载程序。

分区表DPT（Disk Partition Table）占64bytes；

硬盘有效标志（Magic Number）占2bytes；

2. 引导扇区的前446字节，其中定义如何启动本硬盘上的系统（根据分区表找到对应分区上的内核）；而对于Linux，一般多用Grub引导，由于grub相对较大，所以分为两段式的进行引导，第一段存储于硬盘MBR中，第二段放置于操作系统内核所在的分区上。Grub根据MBR中第一段找到第二段，继续引导，第二段中放置的有GRUB菜单等信息，可以让用户选择需要继续引导启动的系统；并且菜单中指定的有内核及RamDisk信息；

3. 根据用户选择将对应的内核读到内存，解压展开；然后内核开始初始化；初始化完成后需要读取根分区（根是一切的起点），这时候如果系统不是普通磁盘，是scsi或是raid形式时，就需要先加载相关的文件系统驱动来驱动该磁盘设备，从而读取根分区（鸡和蛋问题）；这时候给内核提供了一个minilinux，即initrd，其中含有内核所需的一些基本模块驱动，该linux只在内存中运行。内核启动时展开该initrd来加载相应的驱动，在该驱动的补充之下从而挂载上根分区；

4. 然后运行根分区脚本/sbin/init 来初始化系统；这个客户自行程序运行会读取初始化配置文件inittab：在其中顺序定义并运行的有1.默认的运行级别 2.默认的系统服务初始化脚本sysinit位置 3.各种运行级别；系统会根据默认的运行级别，来对应执行相应级别下的脚本，该处脚本是链接文件，链接到init.d中相对应的文件，真正运行的是init.d里的脚本）。

注：

rc N;表示用rc脚本去运行rc N.d目录下的脚本；rc脚本就是去执行所需级别脚本的功能脚本；

目录下的文件均为脚本链接文件，指向/etc/rc.d/rcN.d/目录，并且命名时以S或K开头，后面跟上0-99的数字；S代表启动时执行；K代表关闭时执行；01-99代表启动或关闭的级别（数字越小越优先）

5. 初始化结束前执行最后一个文件：/etc/rc.d/rc.local，系统会读取该脚本中的所有命令并执行一遍；但是该脚本只在启动时执行一次，系统关闭时不能执行，所以不要为了实现开机启动而将某些服务写入这个脚本，那样会造成服务关机时的非正常关闭；

注：

内核：模块化设计，大部分设备模块是在需要时加载驱动，并且大部分模块的驱动放置于根分区上。

开机详细流程图：