Linux系统启动过程

Linux系统启动过程

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。

1.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。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。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。

2.运行init

init 进程是系统所有进程的父进程,进程pid为1。init 程序首先是需要读取配置文件 /etc/inittab。inittab是一个不可执行的文本文件,它有若干行指令所组成。(linux上执行命令 cat /etc/inittab )

配置文件中每行的格式为: id:runlevel:action:process

id是指入口标识符,它是一个字符串,对于getty或mingetty等其他login程序项,要求id与tty的编号相同,否则getty程序将不能正常工作。

runlevel是init所处于的运行级别的标识,一般使用0-6以及S或s。0、1、6运行级别被系统保留:其中0作为shutdown,1作为重启至单用户模式,6为重启;S和s意义相同,表示单用户模式,且无需inittab文件;2表示无NFS支持的多用户模式,3表示完全多用户模式(也是最常用的级别),4保留给用户自定义,5表示XDM图形登录方式。

action是描述其后的process的运行方式的。action可为:initdefault、sysinit、boot、bootwait等。各个action的定义在inittab的man手册中有详细的描述。

process为具体的执行程序。程序后面可以带参数。

3.系统初始化

在init的配置文件中: si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit。它调用执行了/etc/rc.d/rc.sysinit,该脚本作用: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。

rc.sysinit约850多行,但是每个单一的功能还是比较简单。当rc.sysinit程序执行完毕后,将返回init继续下一步。通常接下来会执行到/etc/rc.d/rc程序。以运行级别3为例,init将执行配置文件inittab中的以下这行:l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

4.建立终端

rc执行完毕后,返回init。这时基本系统环境已经设置好了,各种守护进程也已经启动了。init接下来会打开6个终端,以便用户登录系统。在inittab中的以下6行就是定义了6个终端:

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

 从上面可以看出在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程序来验证用户的身份。

5.用户登录系统

对于运行级别为5的图形方式用户来说,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。当看到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。


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