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Linux開機啟動過程詳細分析

日期:2017/2/28 17:19:46   编辑:Linux教程

由於操作系統正在變得越來越復雜,所以開機引導和關機下電的過程也越來越智能化。從簡單的DOS系統轉移到Windows NT系統,人們已經親身感受到了這些變化——這已不僅僅是核心操作系統的啟動引導和關閉了,還包括必須要同時啟動或者關閉相當數量的服務項目。類似於Windows NT,Linux系統啟動過程需要打開的服務項目也是數量極大的。

這裡,我們假設大家已經熟悉其它操作系統的引導過程,了解硬件的自檢引導步驟,就只從Linux操作系統的引導加載程序(對個人電腦而言通常是LILO)開始,介紹Linux開機引導的步驟。

加載內核

LILO啟動之後,如果你選擇了Linux作為准備引導的操作系統,第一個被加載的東西就是內核。請記住此時的計算機內存中還不存在任何操作系統,PC(因為它們天然的設計缺陷)也還沒有辦法存取機器上全部的內存。因此,內核就必須完整地加載到可用RAM的第一個兆字節之內。為了實現這個目的,內核是被壓縮了的。這個文件的頭部包含著必要的代碼,先設置CPU進入安全模式(以此解除內存限制),再對內核的剩余部分進行解壓縮。

執行內核

內核在內存中解壓縮之後,就可以開始運行了。此時的內核只知道它本身內建的各種功能,也就是說被編譯為模塊的內核部分還不能使用。最基本的是,內核必須有足夠的代碼設置自己的虛擬內存子系統和根文件系統(通常就是ext2文件系統)。一旦內核啟動運行,對硬件的檢測就會決定需要對哪些設備驅動程序進行初始化。從這裡開始,內核就能夠掛裝根文件系統(這個過程類似於Windows識別並存取C盤的過程)。內核掛裝了根文件系統之後,將啟動並運行一個叫做init的程序。

注意:在這裡我們故意略去了Linux內核啟動的許多細節,這些細節只有內核開發人員才感興趣。如果你好奇的話,可以訪問http://www.RedHat.com:8080地址處的 "Kernel Hackers Guide"。

init進程

init進程是非內核進程中第一個被啟動運行的,因此它的進程編號PID的值總是1。init讀它的配置文件/etc/inittab,決定需要啟動的運行級別(Runlevel)。從根本上說,運行級別規定了整個系統的行為,每個級別(分別由0到6的整數表示)滿足特定的目的。如果定義了initdefault級別,這個值就直接被選中,否則需要由用戶輸入一個代表運行級別的數值。

輸入代表運行級別的數字之後,init根據/etc/inittab文件中的定義執行一個命令腳本程序。缺省的運行級別取決於安裝階段對登錄程序的選擇:是使用基於文本的,還是使用基於X-Window的登錄程序。

rc命令腳本程序

我們已經知道,當運行級別發生改變時,將由/etc/inittab文件定義需要運行哪一個命令腳本程序。這些命令腳本程序負責啟動或者停止該運行級別特定的各種服務。由於需要管理的服務數量很多,因此需要使用rc命令腳本程序。其中,最主要的一個是/etc/rc.d/rc,它負責為每一個運行級別按照正確的順序調用相應的命令腳本程序。我們可以想象,這樣一個命令腳本程序很容易變得難以控制!為了防止這類事件的發生,需要使用精心設計的方案。

對每一個運行級別來說,在/etc/rc.d子目錄中都有一個對應的下級目錄。這些運行級別的下級子目錄的命名方法是rcX.d,其中的X就是代表運行級別的數字。比如說,運行級別3的全部命令腳本程序都保存在/etc/rc.d/rc3.d子目錄中。

在各個運行級別的子目錄中,都建立有到/etc/rc.d/init.d子目錄中命令腳本程序的符號鏈接,但是,這些符號鏈接並不使用命令腳本程序在/etc/rc.d/init.d子目錄中原來的名字。如果命令腳本程序是用來啟動一個服務的,其符號鏈接的名字就以字母S打頭;如果命令腳本程序是用來關閉一個服務的,其符號鏈接的名字就以字母K打頭。

許多情況下,這些命令腳本程序的執行順序都很重要。如果沒有先配置網絡接口,就沒有辦法使用DNS服務解析主機名!為了安排它們的執行順序,在字母S或者K的後面緊跟著一個兩位數字,數值小的在數值大的前面執行。比如:/etc/rc.d/rc3.d/S50inet就會在/etc/rc.d/rc3.d/S55named之前執行(S50inet配置網絡設置,S55named啟動DNS服務器)。

存放在/etc/rc.d/init.d子目錄中的、被符號鏈接上的命令腳本程序是真正的實干家,是它們完成了啟動或者停止各種服務的操作過程。當/etc/rc.d/rc運行通過每個特定的運行級別子目錄的時候,它會根據數字的順序依次調用各個命令腳本程序執行。它先運行以字母K打頭的命令腳本程序,然後再運行以字母S打頭的命令腳本程序。對以字母K打頭的命令腳本程序來說,會傳遞Stop參數;類似地對以字母S打頭的命令腳本程序來說,會傳遞Start參數。

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