Linux的启动其实和windows的启动过程很类似,不过windows我们是无法看到启动信息的,而Linux启动时我们会看到许多启动信息,例如某个服务是否启动。Linux系统的启动过程大体上可分为五部分:内核的引导、运行init、系统初始化、建立终端、用户登录系统。

  • 内核引导

当计算机打开电源后,首先是BIOS开机自检,按照BIOS中设置的启动设备 (通常是硬盘) 来启动。紧接着由启动设备上的grub程序开始引导Linux,当引导程序成功完成引导任务后,Linux从它们手中接管了CPU的控制权,然后CPU就开始执行Linux的核心映象代码,开始了Linux启动过程。也就是所谓的内核引导开始了,在内核引导过程中其实是很复杂的,我们就当它是一个黑匣子,反正是Linux内核做了一些列工作,最后内核调用加载了init程序,至此内核引导的工作就完成了。交给了下一个主角init.

  • 运行init

init 进程是系统所有进程的起点,您可以把它比拟成系统所有进程的老祖宗,没有这个进程,系统中任何进程都不会启动。init 最主要的功能就是准备软件执行的环境,包括系统的主机名、网络设定、语言、文件系统格式及其他服务的启动等。 而所有的动作都会通过 init的配置文件/etc/inittab来规划,而inittab 内还有一个很重要的设定内容,那就是默认的 runlevel (开机运行级别)。先来看看运行级别Run level,Linux就是通过设定run level来规定系统使用不同的服务来启动,让Linux的使用环境不同。我们来看看这个inittab文件里面的支持级别。

# inittab is only used by upstart for the default runlevel.
#
# ADDING OTHER CONFIGURATION HERE WILL HAVE NO EFFECT ON YOUR SYSTEM.
#
# System initialization is started by /etc/init/rcS.conf
#
# Individual runlevels are started by /etc/init/rc.conf
#
# ⌃-⌥-⌫ is handled by /etc/init/control-⌥-⌫.conf
#
# Terminal gettys are handled by /etc/init/tty.conf and /etc/init/serial.conf,
# with configuration in /etc/sysconfig/init.
#
# For information on how to write upstart event handlers, or how
# upstart works, see init(5), init(8), and initctl(8).
#
# Default runlevel. The runlevels used are:
#   0 - halt (Do NOT Setter initdefault to this)
#   1 - Single user mode
#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
#   3 - Full multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11
#   6 - reboot (Do NOT Setter initdefault to this)
#
id:3:initdefault:

inittab配置文件格式和之前老版本CentOS5或者更老版本比有很大改动。Runlevels共七个级别,0表示关机,1表示单用户,2表示没有网络的命令行级别,3命令行级别 (大多服务器都用这个级别) ,4为保留级别,5为图形化级别,6为重启。这个文件中除了最后一行外,其他都为注释行,也就是说最后一行才是关键,它用来指定服务器跑哪个级别,这里除了可以设置2,3,5外其他级别都不能设置。在该文件的前面部分,可以看到很多行都提及到某个配置文件,而所有配置文件都是在/etc/init/目录下。

  • 系统初始化

系统初始化,就是去执行/etc/init/下的各个配置文件。inittab配置文件中有这么一行 System initialization is started by /etc/init/rcS.conf 也就是说系统初始化会先执行/etc/init/rcS.conf 而该配置文件中又有一行 exec /etc/rc.d/rc.sysinit 所以,重心又转移到了这个rc.sysinit文件上,它会做如下工作:激活交换分区,检查磁盘,加载硬件模块以及其它一些需要优先执行任务。当rc.sysinit程序执行完毕后,将返回init继续下一步,又到了/etc/init/rc.conf, 在这个配置文件里,最关键的一行为 exec /etc/rc.d/rc $RUNLEVEL$RUNLEVEL是在/etc/inittab中定义的(最下面的那一行),以阿铭的/etc/inittab为例,表示$RUNLEVE=3, 所以此时会执行 /etc/rc.d/rc 3 此时实际上是把/etc/rc.d/rc3.d/ 下的脚本都给执行了,随后/etc/rc.d/rc.local也会被执行,通常我们会把开机启动执行的命令放到这个脚本下。服务执行完,系统初始化也就完成了。接下来该建立终端了。

  • 建立终端

建立终端是由配置文件/etc/init/tty.conf, /etc/init/serial.conf/etc/sysconfig/init等配置文件来完成的。在2、3、4、5的运行级别中都将以respawn方式运行mingetty程序,mingetty程序能打开终端、设置模式。同时它会显示一个文本登录界面,这个界面就是我们经常看到的登录界面,在这个登录界面中会提示用户输入用户名,而用户输入的用户将作为参数传给login程序来验证用户身份。

  • 用户登陆系统

对于运行级别为5的图形方式用户来说,他们的登录是通过一个图形化的登录界面。登录成功后可以直接进入KDE、Gnome等窗口管理器。而本文主要讲的还是文本方式登录的情况:当我们看到mingetty的登录界面时,我们就可以输入用户名和密码来登录系统了。

Linux的账号验证程序是login,login会接收mingetty传来的用户名作为用户名参数。然后login会对用户名进行分析:如果用户名不是root,且存在 /etc/nologin 文件,login将输出nologin文件的内容,然后退出。这通常用来系统维护时防止非root用户登录。只有 /etc/securetty 中登记了的终端才允许root用户登录,如果不存在这个文件,则root可以在任何终端上登录。/etc/usertty 文件用于对用户作出附加访问限制,如果不存在这个文件,则没有其他限制。

在分析完用户名后,login将搜索 /etc/passwd 以及 /etc/shadow 来验证密码以及设置账户的其它信息,比如:主目录是什么、使用何种shell。如果没有指定主目录,将默认为根目录;如果没有指定shell,将默认为 /bin/bash

login程序成功后,会向对应的终端在输出最近一次登录的信息(在 /var/log/lastlog 中有记录),并检查用户是否有新邮件(在 /usr/spool/mail/ 的对应用户名目录下)。然后开始设置各种环境变量:对于bash来说,系统首先寻找 /etc/profile 脚本文件,并执行它;然后如果用户的主目录中存在 .bash_profile 文件,就执行它,在这些文件中又可能调用了其它配置文件,所有的配置文件执行后后,各种环境变量也设好了,这时会出现大家熟悉的命令行提示符,到此整个启动过程就结束了。


Author: @aming