Linux启动过程详解

Linux启动信息解析2目录Linux启动信息解析.....................................................................错误!未定义书签。目录................................................................................................................................21.项目需求分析.............................................................................................................31.1项目背景：......................................................................................................31.2时间：..............................................................................................................31.3项目要求分析：..............................................................................................32．Linux启动过程.......................................................................................................42.1Linux下各个目录的作用...............................................................................42.2Linux启动过程...............................................................................................42.2.1Linux的引导过程................................................................................52.2.2运行级别(runlevel).............................................................................52.2.3/etc/rc.d/与/etc/rc.d/init.d的关系.........................................................53./init/main.c中init()函数...........................................................................................74.启动信息.................................................................................................................1031.项目需求分析1.1项目背景：在学习操作系统中，操作系统的如何启动是一个难点，本文基于Linux开源操作系统，分析了从BIOS加载BOOTLOAD，操作系统接管CPU后，init()函数所做的事情以及如何初始化系统的各种服务以及SHELL。1.2时间：开始时间：2010-7-25结束时间：2010-7-251.3项目要求分析：1)介绍Linux启动所需的目录。2)Linux启动过程。3)/etc/rc.d/与/etc/rc.d/init.d的关系。4)分析init/main.c代码中init()函数。42．Linux启动过程2.1Linux启动所需的目录init.d/:各种服务器和程序的二进制文件存放目录。rcx.d/:各个启动级别的执行程序连接目录。里头的东西都是指向init.d/的一些软连接。还有三个脚本:rc.sysinit,rc,rc.local。/etc/rc.d/init.d/目录下的脚本就类似与windows中的注册表，在系统启动的时候某些指定脚本将被执行。在Redhat中，/etc/rc.d/rc.sysinit主要做在各个运行模式中相同的初始化工作，包括：i.调入keymap以及系统字体ii.启动swappingiii.设置主机名iv.设置NIS域名v.检查（fsck）并mount文件系统vi.打开quotavii.装载声卡模块viii.设置系统时钟ix.等等。2.2Linux启动过程redhat的启动方式和执行次序是：i.加载内核ii.执行init程序iii./etc/rc.d/rc.sysinit#由init执行的第一个脚本iv./etc/rc.d/rc$RUNLEVEL#$RUNLEVEL为缺省的运行模式v./etc/rc.d/rc.localvi./sbin/mingetty#等待用户登录init在等待/etc/rc.d/rc执行完毕之后（因为在/etc/inittab中/etc/rc.d/rc的action是wait），将在指定的各个虚拟终端上运行/sbin/mingetty，等待用户的登录。至此，Linux的启动结束。52.2.1Linux的引导过程系统启动之后，在进入init.d之前，我们先来看看系统都做了什么工作.我们从比较高的角度去看开始引导的整个过程，比较清晰明了。系统加电之后，首先进行的硬件自检，然后是bootloader对系统的初始化，加载内核。内核被加载到内存中之后，就开始执行了。一旦内核启动运行，对硬件的检测就会决定需要对哪些设备驱动程序进行初始化。从这里开始，内核就能够挂装根文件系统（这个过程类似于Windows识别并存取C盘的过程）。内核挂装了根文件系统，并已初始化所有的设备驱动程序和数据结构等之后，就通过启动一个叫init的用户级程序，完成引导进程。2.2.2运行级别(runlevel)init进程是系统启动之后的第一个用户进程，所以它的pid(进程编号)始终为1。init进程上来首先做的事是去读取/etc/目录下inittab文件中initdefaultid值，这个值称为运行级别(run-level)。它决定了系统启动之后运行于什么级别。运行级别决定了系统启动的绝大部分行为和目的。这个级别从0到6，具有不同的功能。不同的运行级定义如下：#0-停机（千万别把initdefault设置为0，否则系统永远无法启动）#1-单用户模式#2-多用户，没有NFS#3-完全多用户模式(标准的运行级)#4–系统保留的#5-X11（xwindow)#6-重新启动（千万不要把initdefault设置为6，否则将一直在重启）2.2.3/etc/rc.d/与/etc/rc.d/init.d的关系写到这里，应该差不多要进入init.d了，可是我觉得单写/etc/rc.d/init.d的话不一定能说得清楚明白，就拿它跟/etc/rc.d这个它上一级的目录一起来讨论，可能比较合适一些，因为他们之间有着千丝万缕的关系。在这里先解释一下init.d里面放的都是什么东西。这个目录存放的是一些脚本，一般是linux以rpm包安装时设定的一些服务的启动脚本。系统在安装时装了好多rpm包，这里面就有很多对应的脚本。执行这些脚本可以用来启动，停止，重启这些服务。前面说到，/etc/rc.d/init.d这个目录下的脚本就类似与windows中的注册表，在系统启动的时候执行。程序运行到这里(init进程读取了运行级别)，相信从命名的角度大家也能猜到该运行/etc/rc.d/init.d里面的脚本了，不然它为什么也叫6init(.d)呢是吧。没错，是该运行init.d里的脚本了，但是并不是直接运行，而是有选择的因为系统并不需要启动所有的服务。那么，系统是如何选择哪些需要启动哪些不要呢？这时刚才说的运行级别就起作用了。在决定了系统启动的runlevel之后，/etc/rc.d/rc这个脚本先执行。在RH9和FC7的源码中它都是一上来就check_runlevel()（虽然实现的代码不一样，也大同小异），知道了运行级别之后，对于每一个运行级别，在rc.d下都有一个子目录分别是rc0.d，rc1.d…..rc6.d。每个目录下都是到init.d目录的一部分脚本一些链接。每个级别要执行哪些服务就在相对应的目录下，比如级别5要启动的服务就都放在rc5.d下，但是放在这个rc5.d下的都是一些链接文件，链接到init.d中相对应的文件，真正运行的是init.d里的脚本。到这里，估计大家可能都比较清楚了，我开始也以为是这样的。可是后来我仔细看过和比较这些链接文件和init.d里真正被执行的脚本的文件名之后，一直有几个问题没弄明白。借着写这个文章的机会，我做了一些功课，总算是大概解开了那些疑惑。1、这些链接文件前面为什么会带一个Kxx或者Sxx呢？是这样的，带K的表示停止(Kill)一个服务，S表示开启(Start)的意思，凡是以Kxx开头的，都以stop为参数来调用；凡是以Sxx开头的，都以start为参数来调用。调用的顺序按xx从小到大来执行。例如，假设缺省的运行模式是3，/etc/rc.d/rc就会按上述方式调用/etc/rc.d/rc3.d/下的脚本。2、K和S后面带的数字呢？干什么用的这个我开始的时候还以为是排列起来好看或者数数用呢。后来发现不是的。它的作用是用来排序，就是决定这些脚本执行的顺序，数值小的先执行，数值大的后执行。很多时候这些执行顺序是很重要的，比如要启动Apache服务，就必须先配置网络接口，不然一个没有IP的机子来启动http服务那岂不是很搞笑。。。3、无意中我发现同一个服务带S的和带K的链接到init.d之后是同一个脚本。我就纳闷了，为什么会是执行同一个脚本呢？这个时候真是S和K的妙用了，原来S和K并不止是用来看起来分的清楚而已。S给和K还分别给init.d下面的脚本传递了start和stop的参数。哦，是这样的(焕然大悟的样子,呵呵)！这时我才想起来原来曾经无数用过的/etc/rc.d/init.d/networkrestart命令。原来传S时相当于执行了/etc/rc.d/init.d/xxxstart这条命令，当然K就相当于/etc/rc.d/init.d/xxxstop了.73./init/main.c中init()函数init()函数的功能可分为4个部分：①安装根文件系统；②显示系统信息；②运行系统初始资源配置文件rc中的命令；④执行用户登录shell程序。代码首先调用系统调用setup()，用来收集硬盘设备分区表信息并安装根文件系统。在安装根文件系统之前，系统会先判断是否需要先建立虚拟盘．若编译内核时设置了虚拟盘的人小，并在前面内核初始化过程中已经开辟了一块内存用作虛拟盘，则内核就会首先尝试把根文件系统加载到内存的虚拟盘区中．然后init()打开一个终端设备tty0，并复制其文件描述符以产生标准输入stdin、标准输出stdout和错误输出stderr设备。内核随后利用这些描述符在终端上显示一些系统信息，例如高速缓冲区中缓冲块总数、主内存区空闲内存总字节数等。接着init()又新建了一个进程(进程2)，并在其中为建立用户交互使用环境而执行一些初始配置操作，即在用户可以使用shell命令行环境之前，内核调用/bin/sh程序运行了配置文件/etc/rc中设置的命令。rc文件的作用与D