Linux 系統啟動過程


linux啟動時我們會看到許多啟動訊息。

Linux系統的啟動過程並不是大家想像中的那麼複雜,其過程可以分為5個階段:

  • 核心的引導。

  • 運行init。

  • 系統初始化。

  • 建立終端 。

  • 使用者登入系統。


核心引導

當電腦開啟電源後,先是BIOS開機自檢,依照BIOS設定的啟動裝置(通常是硬碟)來啟動。

作業系統接管硬體以後,先讀入 /boot 目錄下的核心檔案。

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運行init

init 進程是系統所有進程的起點,你可以把它比擬成系統所有進程的老祖宗,沒有這個進程,系統中任何進程都不會啟動。

init 程式首先是需要讀取設定檔 /etc/inittab。

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運行等級

許多程式需要開機啟動。它們在Windows叫做"服務"(service),在Linux就叫做"守護程式"(daemon)。

init進程的一大任務,就是去執行這些開機啟動的程式。

但是,不同的場合需要啟動不同的程序,例如用作伺服器時,需要啟動Apache,用作桌面就不需要。

Linux允許為不同的場合,分配不同的開機啟動程序,這就叫做"運行級別"(runlevel)。也就是說,啟動時會根據"運行等級",決定要執行哪些程式。

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Linux系統有7個運作等級(runlevel):

  • #運作等級0:系統停機狀態,系統預設運作等級不能設為0,否則無法正常啟動

  • 運行等級1:單一使用者工作狀態,root權限,用於系統維護,禁止遠端登陸

  • ##運行等級2 :多用戶狀態(沒有NFS)

  • 運行等級3:完全的多用戶狀態(有NFS),登陸後進入控制台命令列模式

  • 運行等級4:系統未使用,保留

  • 運行等級5:X11控制台,登陸後進入圖形GUI模式

  • 運行等級6:系統正常關閉並重啟,預設運行等級不能設為6,否則無法正常啟動


系統初始化

在init的配置檔案中有這麼一行: si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit 它呼叫執行了/etc/rc.d/rc.sysinit,而rc.sysinit是一個bash shell的腳本,它主要是完成一些系統初始化的工作,rc.sysinit是每個運行等級都要先執行的重要腳本。

它主要完成的工作有:啟動交換分割區,檢查磁碟,載入硬體模組以及其它一些需要優先執行任務。

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

這一行表示以5為參數運行/etc/rc.d/rc,/etc/rc.d/rc是一個Shell腳本,它接受5作為參數,去執行/etc/rc. d/rc5.d/目錄下的所有的rc啟動腳本,/etc/rc.d/rc5.d/目錄中的這些啟動腳本實際上都是一些連接文件,而不是真正的rc啟動腳本,真正的rc啟動腳本其實都是放在/etc/rc.d/init.d/目錄下。

而這些rc啟動腳本有著類似的用法,它們一般能接受start、stop、restart、status等參數。

/etc/rc.d/rc5.d/中的rc啟動腳本通常是K或S開頭的連接文件,對於以S開頭的啟動腳本,將以start參數來運行。

而如果發現存在相應的腳本也存在K打頭的連接,而且已經處於運行態了(以/var/lock/subsys/下的文件作為標誌),則將首先以stop為參數停止這些已經啟動了的守護進程,然後再重新運行。

這樣做是為了確保是當init改變運行等級時,所有相關的守護程式都會重新啟動。

至於在每個運行層級中將執行哪些守護進程,使用者可以透過chkconfig或setup中的"System Services"來自行設定。

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建立終端機

rc執行完畢後,回到init。這時基本系統環境已經設定好了,各種守護程式也都已經啟動了。

init接下來會開啟6個終端,以便使用者登入系統。在inittab中的以下6行就是定義了6個終端:

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

從上面可以看出在2、3、4、5的運行級別中都將以respawn方式運行mingetty程序,mingetty程序能開啟終端、設定模式。

同時它會顯示一個文字登入介面,這個介面就是我們經常看到的登入介面,在這個登入介面中會提示使用者輸入使用者名,而使用者輸入的使用者將作為參數傳給login程序來驗證使用者的身份。


使用者登入系統

一般來說,使用者的登入方式有三種:

  • (1)命令列登入

  • #(2)ssh登入

  • (3)圖形介面登入

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##(3)圖形介面登入

#########對於運行級別為5的圖形方式使用者來說,他們的登入是透過一個圖形化的登入介面。登入成功後可以直接進入KDE、Gnome等視窗管理器。 ######而本文主要講的還是文字方式登入的情況:當我們看到mingetty的登入介面時,我們就可以輸入使用者名稱和密碼來登入系統了。 ######Linux的帳號驗證程式是login,login會接收mingetty傳來的使用者名稱作為使用者名稱參數。 ###

然後login會對使用者名稱進行分析:如果使用者名稱不是root,且存在/etc/nologin文件,login將輸出nologin檔案的內容,然後退出。

這通常用來系統維護時防止非root使用者登入。只有在/etc/securetty中登記了的終端才允許root使用者登錄,如果不存在這個文件,則root可以在任何終端上登入。

/etc/usertty文件用於對使用者作出附加存取限制,如果不存在這個文件,則沒有其他限制。


#圖形模式與文字模式的切換方式

#Linux預設提供了六個命令視窗終端機讓我們來登入。

預設我們登入的就是第一個窗口,也就是tty1,這個六個視窗分別為tty1,tty2 … tty6,你可以按下Ctrl + Alt + F1 ~ F6 來切換它們。

如果你安裝了圖形介面,預設是進入圖形介面的,此時你就可以按Ctrl + Alt + F1 ~ F6來進入其中一個指令視窗介面。

當你進入指令視窗介面後再回到圖形介面只要按下Ctrl + Alt + F7 就回來了。

如果你用的vmware 虛擬機,命令視窗切換的快捷鍵為Alt + Space + F1~F6. 如果你在圖形介面下請按Alt + Shift + Ctrl + F1~F6 切換到命令窗口。

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Linux 關機

在linux領域內大多用在伺服器上,很少遇到關機的操作。畢竟伺服器上跑一個服務是永無止境的,除非特殊情況下,不得已才會關機。

正確的關機流程為:sysnc > shutdown > reboot > halt

關機指令為:shutdown ,你可以man shutdown 來看看說明文件。

例如你可以執行以下指令關機:

sync 將資料由記憶體同步到硬碟中。

shutdown 關機指令,你可以man shutdown 來看幫助文件。例如你可以執行以下指令關機:

shutdown –h 10 'This server will shutdown after 10 mins' 這個指令告訴大家,電腦將在10分鐘後關機,並且會顯示在登陸使用者的目前畫面中。

Shutdown –h now 立馬關機

Shutdown –h 20:25 系統會在今天20:25關機

Shutdown –h +10 十分鐘後關機

Shutdown –r now 系統立刻重啟

Shutdown –r +10 系統十分鐘後重啟

reboot 就是重啟,等同於 shutdown –r now
##halt 是重啟,等同於 shutdown –r now
##halt 關閉系統,等同於shutdown –h now 和 poweroff

#最後總結一下,不管是重啟系統還是關閉系統,首先要執行sync指令,把記憶體中的資料寫到磁碟中。

關機的指令有 shutdown –h now halt poweroff 和 init 0 , 重新啟動系統的指令有 shutdown –r now reboot init 6.


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