Linux开机流程分析(1)

开机不是只要按一下电源钮而关机只要关掉电源钮就可以了吗？有何大学问？话是这样没错啦，但是由于 Linux 是一套多人多任务的>操作系统，你难保你在关机时没有人在线上，如果你关机的时候碰巧一大群人在线上工作，那会让当时在线上工作的人马上断线的！那不是害死人了！一些资料可以无价之宝哩！另外，与 DOS 环境不同的是， Linux 在执行的时候，虽然你在画面上只会看到黑压压的一片，完全没有任何画面，但其实他是有很多的程序在背景底下执行的，例如邮件程序、浏览器主机程序等，你如果随便关机的话，是很容易伤害硬盘及数据传输的动作的！所以在 Linux 下关机可是一门大学问喔

既然开机是很严肃的一件事，呵呵，那我们来了解一下整个开机的过程吧！好让大家比较容易发现开机过程里面发生错误的地方，与解决之道！不过，由于开机的过程中，那个 Boot Loader 使用的软件可能不一样，例如 Mandrake 9.0 已经同时提供 Lilo 与 Grub 这两个开机管理程序，虽然 lilo 与 grub 的激活过程或许有点不太相同，但是他的原理则都是一样的哩！这里我们先介绍较老牌的 Lilo 啰！ Lilo 是什么？！简单的说，他是 LInux LOader 的缩写，就是 Linux 开机时候加载的咚咚就对了！这东西可是控制了你的多重开机的命脉！底下的篇幅会再分别介绍这两套开机管理程序！底下先开始来谈谈 Linux 是如何开机的呢？基本的流程为：

1. 加载 BIOS 的硬件信息；

2. 读取 MBR 的 Kernel Loader (亦即是 lilo, grub, spfdisk 等等)开机信息；

3. 加载 Kernel 的>操作系统核心信息；

4. Kernel 执行 init 程序并取得 run-level 信息；

5. init 执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 档案；

6. 激活核心的外挂式模块 (/etc/modules.conf)；

7. init 执行 run-level 的各个批次档( Scripts )；

8. init 执行 /etc/rc.d/rc.local 档案；

9. 执行 /bin/login 程序；

10. 登入之后开始以 Shell 控管主机。

大概的流程就是上面写的那个样子啦，而每一个程序的内容主要是在干嘛呢？底下就分别来谈一谈吧！

· 寻找 BIOS 加载硬件信息：

稍微有 PC 硬件经验的人们大概都知道 BIOS ( Basic Input/Output Setup ) 的作用！他是第一个被加载计算机的资料！你主机的 CPU 资料、开机顺序、硬盘大小、芯片组工作状态、PnP 的开启与否、内存的时脉等等等...这都记录在 BIOS 当中！所以啦，开机之后，系统会先去找这个东西；

· 可开机硬盘的 MBR 读取 Kernel loader：

再来呢？呵呵！当然就是硬盘的开机资料啰！由于个人计算机的系统在读完 BIOS 之后，会先去读取第一个开机硬盘的第一个扇区（就是 master boot record, MBR 啰！），还记得这个 MBR 吗？嗄！忘记了？赶紧回到第二篇好好的再复习一遍ㄋㄟ?。而这个扇区主要就是在记录开机的信息！还记得上面提到的 Lilo 及 grub 吧？他的纪录就是在这里啰！所以啰，这个时候 Lilo 纪录的信息就会被读出来，系统并依 Lilo 的信息去不同的系统开机，这也就是多重开机设定的地方啦。

好了，先再来回忆一下，如果你是以 grub 程序开机的话，那么在开机的时候会显示什么资料呢？呵呵！会显示蛮多的开机选单，没错?就是『选单』，然后选择了你的选择项目之后，系统就会跑到该扇区去读取该>操作系统的核心啰！呵呵！所以一个好的 boot loader 会具有两个功能，就是：

o 选单功能 ( menu )

o 指向功能 ( pointer )

那么为何要有 loader 呢？我想，我们得先来探讨一下这个话题才行！要探讨之前先来了解一下，晓不晓得 Windows 与 Linux 的档案格式一不一样？！呵呵！当然不一样对不对，好了，那么再来说一说，请问，你的计算机怎么知道你的硬盘的资料是什么系统？哈哈！那就是 loader 的主要功能啰！在你能使用系统之前，一定需要加载核心对吧！？但是怎样让你的硬件认识核心呢？那就是 kernel loader 的主要功能了！所以这里需要提出的是， Linux 的 loader ( lilo 或 grub ) 是可以认识 windows 的核心档案的，但是 Windows 的 loader 却不认识 Linux 的核心档案，因此，作为一个多重开机的设定 loader ，就无法使用 Windows 所提供的 loader 啰！由于需要让系统认识你的 kernel ，因此，就需要 kernel loader 啦！这样想就对啦！

· 加载核心( Kernel )：

好了，等我们在 grub 的选单中选择了 Linux 这个系统，然后主机跑到 Linux 所在的硬盘之下，就开始将他的核心加载啰。在 Linux 的系统下，通常开机的核心都摆在 /boot 底下，因此，这个时候的 boot loader 就会到 /boot 去寻找相关的核心。我们的 kernel 名称通常就是 /boot/vmlinuz-xxxx 的格式，目前 Mandrake 9.0 的核心版本为 2.4.19，而 Mandrake 自行释出的版本为 2.4.19-16mdk ，所以，使用 uname –r 会出现 2.4.19-16mdk 呦！然后 MDK 9.0 预设核心档案就是： /boot/vmlinuz-2.4.19-16mdk 这一个！好了，加载这个档案再往下继续吧！

· 核心执行 init 并由 /etc/inittab 取得系统登入状态：

核心加载之后，由核心执行的第一个程序就是 /sbin/init 啰！而这个程序第一个目标当然就是确定主机是要以怎样的情况登入！这个时候就必须要以 /sbin/init 来加载 /etc/inittab 的信息啦！而 Linux 共有几种登入模式呢？嗯！这里似乎有需要说明一下 Linux 有哪些登入的状态！如果你进入 Linux 的 /etc/inittab 档案的话( 可以使用 vi 啦 )，你应该会看到如下的信息：

[root @test /root]# vi /etc/inittab #　 0 - halt (Do NOT set initdefault to this)　关机　#　 1 - Single user mode　单人使用（系统有问题时候的登入状况）　#　 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking) 多人但无网络　#　 3 - Full multiuser mode 文字界面登入的多人系统　#　 4 - unused　系统保留　#　 5 - X11　 X-Windows 图形界面登入的多人系统　#　 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)　重新开机　#　id:3:initdefault:

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上面显示的就是目前可以登入的状态了（就是 run-level 啦！），共有 0?6 的登入状态，其中，我们比较常使用的是 3 与 5 ， 因为我们需要 Linux 是多人多任务的情况，而较常登入的状态就是文字与图形界面啦！所以这里需要设定成 3 或者是 5 ，千万不要设定成 0 或者是 6 喔！不然系统会一直直接重新开机或者是直接关机....预设的系统登入在上面这个表格的最底下一行纪录着！就是『id:3:initdefault 』那一行！注意喔！因为 VBird 预设是以文字界面来登入，所以才会是 3 ，如果你要改成图形界面登入的话（请确定你的 X-windows 没有问题），那么就将 /etc/inittab 里面的上面那一行，将 3 改成 5 即可啰！

那么什么是『单人维护模式 ( run-level 为 1 )』？如果你有玩过 Windows 的话，那么你在开机的时候如果按下 F8 时，不是会出现一些什么『安全模式』啦、『正常开机』啦或『 MS-DOS 模式』等等的进入 Windows 的状态吗？尤其是当你不正常关机的时候， Windows 预设就会以『安全模式』来激活 Windows 啰！Windows 的『安全模式』几乎不加载一些复杂的模块，让你的 Windows 一定可以开机成功！那么 Linux 的维护模式状态即是使用单人模式（ 就是 run_level 为 1 啦！）所以说， Linux 的登入情况是如何呢？呵呵！没错，就是在这里加载的啦！

· init 的第一个执行内容 /etc/rc.d/rc.sysinit ：

确定了登入状态之后，再来当然就是需要将主机的信息给他读进去 Linux 系统啰！而 Linux 系统的第一个资料内容就是 /etc/rc.d/sysinit 这个档案啦！如果你有空进入这个档案去看看的话，会发现这个档案的内容包括了==>设定预设路径（ PATH ）、设定主机名称、执行 /etc/sysconfig/network 所记录的网络信息、挂载 /proc 这个保存在内存当中的主机基本讯息、以及其它几个 Linux >操作系统最基本的几个信息！大抵来说，他的基本工作是：

1. 设定预设路径：( PATH　)

2. 设定网络状态：系统会再去读取 /etc/sysconfig/network，并将该档案内的资料，如 NETWORKING, FORWARD_IPV4, HOSTNAME, DOMAINNAME, GATEWARY, GATEWAYDEV 等等的设定读入系统中。

3. 激活系统的置换空间（简单的可以想成是虚拟内存）： swapping

4. 检查档案系统：这个时候系统会去检查一些可能会存在的目录，例如 /fsckoptions 与 /forcfsck 及 /fastboot 等等的目录，当你的系统有不正常关机的现象时（例如突然的断电等等），那么 Linux 将会自动的强制去检查 root 的档案系统 （ checking root filesystems ）。简单的想一想，就好象是 Windows 系统下，当你不正常关机时，在开机的过程中就会出现扫瞄硬盘的情况相同啦！

5. 周边设定与系统设定的参数 ( /proc )：在 Linux 或者是 Unix 系统中，你会在根目录中发现一个很奇怪的扇区，那就是 /proc 啰！其实这个目录是记录在内存当中的，每次开机的时候就会被建置起来。他的主要功能是记录主机的一些接口设备的最新资料状况！例如网络周边啦、输入输出周边啦等等的。没事的话，不要到里面乱砍喔！会有问题

6. 设定 Plug and Play ( PNP )的一些参数资料；

7. 清除 /etc/mtab ；

8. mount root 及 /proc 档案系统 ：好了，将一些资料都设定好之后，当然就是需要将资料写下来啰！这个时候就会将 root 与 /proc 资料给他 mount 上档案系统啦！

9. 决定是否使用模块, 加载模块

10. 检查档案系统 ：与前面相同的，当前面的 /fastboot 检查的旗标开启之后，就会以 fsck 检查你的其它扇区啰！ ( 使用 fsck )

11. 挂上其它档案系统

12. 设定 console 字型

13. 打开 quota

14. 清除不必要的档案, 如 lock, pid

15. 设定 clock

16. serial port 初始化

17. 将开机讯息经由 dmesg 放入 /var/log/dmesg 中 

如此一来，在 /etc/rc.d/rc.sysinit 就已经将基本的系统设定资料都写好了，也将系统的资料设定完整！而如果你想要知道到底开机的过程中发生了什么事情呢？那么就使用第十六章学会的 dmesg 就可以知道啰

· 激活核心的外挂式模块 (/etc/modules.conf)：

由于我们的核心越来越聪明，所以呢，我们可以选择使用模块的型态 ( 这个在后面也会继续说明 ) 来进行驱动程序的加载！那么如果系统原本找不到的模块 ( 例如早期的 via-rhine 芯片组 ) 就可以在这个档案里面 /etc/modules.conf 写入呢！

· init 执行 run-level 的各个 scripts ：

由于不同的 run-level 所需要加载的模块并不相同，所以系统早就为不同的 run-level 设定了一些批次档( scripts )来做这件事啰！而 run-level 早就在前面的时候以 /etc/inittab 当中取得啰！好了，如果你知道如何进入到 /etc/rc.d 的目录中的话，那么你将会看到该目录下应该有八个目录跟三个档案，目录 rc0.d ~ rc6.d 分别代表了各个 run-level 的 scripts ！而在这些目录中的档案都是以 S 及 K ( 大写 ) 为开头的档案，并接两位数的数字与该服务的名称所组合而成的！如下所示为 Mandrake 9.0 的 /etc/rc.d/rc3.d 的内容： 

[root @test /root]# ll /etc/rc.d/rc3.d total 0 lrwxr-xr-x1 root root　 16 Oct 19 11:05 K55routed -> ../init.d/routed* lrwxr-xr-x1 root root　 18 Oct 19 10:58 S03iptables -> ../init.d/iptables* lrwxr-xr-x1 root root　 17 Oct 19 11:26 S10network -> ../init.d/network* lrwxr-xr-x1 root root　 16 Oct 19 11:26 S12syslog -> ../init.d/syslog* lrwxr-xr-x1 root root　 16 Oct 19 11:26 S20random -> ../init.d/random* lrwxrwxrwx1 root root　 13 Oct 28 15:22 S40atd -> ../init.d/atd* lrwxr-xr-x1 root root　 19 Oct 19 10:59 S40saslauthd -> ../init.d/saslauthd* lrwxrwxrwx1 root root　 14 Oct 19 21:28 S55ntpd -> ../init.d/ntpd* lrwxrwxrwx1 root root　 14 Oct 19 12:11 S55sshd -> ../init.d/sshd* lrwxrwxrwx1 root root　 16 Oct 19 12:00 S56xinetd -> ../init.d/xinetd* lrwxr-xr-x1 root root　 18 Oct 19 11:26 S75keytable -> ../init.d/keytable* lrwxr-xr-x1 root root　 17 Oct 19 11:12 S80prelude -> ../init.d/prelude* lrwxr-xr-x1 root root　 17 Oct 19 11:03 S85numlock -> ../init.d/numlock* lrwxr-xr-x1 root root　 18 Oct 19 11:35 S89internet -> ../init.d/internet* lrwxr-xr-x1 root root　 15 Oct 19 11:26 S90crond -> ../init.d/crond* lrwxr-xr-x1 root root　 17 Oct 19 11:26 S95kheader -> ../init.d/kheader* lrwxr-xr-x1 root root　 14 Oct 19 11:38 S99adsl -> ../init.d/adsl* lrwxr-xr-x1 root root　 19 Oct 19 11:04 S99linuxconf -> ../init.d/linuxconf* lrwxr-xr-x1 root root　 11 Oct 19 10:41 S99local -> ../rc.local*

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在这个目录下的档案都是连结档，均指向到 /etc/rc.d/init.d 这个目录下，而这个 /etc/rc.d/init.d 目录则是以 Linux 的 rpm 安装方法时，设定一些服务的激活目录。举个例子来说，如果你要重新激活 sendmail 的话，而且你的 sendmail 是以 rpm 来安装的，那么下达 /etc/rc.d/init.d/sendmail restart 就可以直接激活 sendmail 啰！所以你即可知道 /etc/rc.d/init.d 里面档案的主要功能！因此，当你的 run-level 内的 scripts 要激活哪写服务呢，呵呵！就将档案连结到该 init.d 目录下的档案并加以激活即可啰！也就是说『当你以 文字模式 ( run-level=3 ) 激活 Linux 时，你的系统在经过 BIOS、 MBR、 Kernel、 init、/etc/rc.d/rc.sysinit 之后，就会进入 /etc/rc.d/rc3.d 来激活一些服务』啰！不过，需要注意的是，在 rc3.d (或其它目录下 rc0.d ~ rc6.d )目录中 S 开头的档案为执行该服务， K 为开头的档案则是杀掉该服务的意思。那么那些数字代表的意义为何？那就是激活的顺序啦！例如S12syslog 会比S90crond 更早被执行呢！那么为什么要有这些顺序呢？这是有原因的！例如您的主机有要激活 WWW 好了，那么您的网络设定应该要先激活才对吧！所以啰，如果 WWW 先激活，才驱动网络，那么 WWW 自然就一定起不来啦！所以各项服务的激活顺序也是相当重要的！目前 Mandrake 当中，可以使用 chkconfig 来设定开机要激活的服务选项呢！

· init 执行 /etc/rc.d/rc.local

在 DOS 或 Windows 的系统中，对于 autoexec.bat 与 config.sys 这两个档案您应该不陌生吧？！这两个档案是 DOS 或 Windows 在完成开机之后，第一个要去读取的内容！那么 Linux 有没有该档案？！有的！在 Linux 系统执行完了大部分的开机程序之后，接着下来就是要执行你的 Linux 主机的个人化设定啰！举个例子来说，由于 Red Hat 7.2 预设是将 CDROM 视为一个模块激活的装置，因此你的 cdrom 将必须要加载两个模块之后才能使用，分别是 modprobe cdrom, modprobe ide-cd 这两个指令！而如果你想每次都使用 cdrom 的话，那么你每次开机都必须记得手动加载这两个模块！粉累耶....这个时候就可以将这两行指令加入到 /etc/rc.d/rc.local 当中去啰！也就是说，不论你有什么需要在开机的时候写进去的指令，都可以在这里写入喔！ ( 通常为了避免麻烦，我们都将开机完之后必须要做的几件事情，例如激活 NAT 主机的命令，使用 tarball 安装的一些软件的激活指令都写在这个档案来，那么系统开机完成之后，你所需要执行的指令也都执行完毕啰！）

　

前面的步骤都被主机执行之后，开机的程序就已经完全的激活完毕了！也就是说，如果你已经有网络的服务激活的话（通常在 /etc/rc.d/init.d 时就加载啰），那么你的主机已经在 Internet 上面提供服务了！所以根本就不需要你登入 Linux 系统你的主机也能正确的提供相关的服务喔！

· 开机设定档 /etc/sysconfig

不过，在开机的过程中，到底使用了多少设定档呢？呵呵！使用最多的设定档大多放置在 /etc/sysconfig 这个目录底下呢！来看一下 Mandrake 9.0 在这个设定档底下有哪些东西？

　

[root @test root]# ll /etc/sysconfig total 100 -rw-r--r--1 root root　511 Sep 19 17:48 alsa -rw-r--r--1 root root　239 Sep 19 17:48 autofsck -rwxr-xr-x1 root root　 41 Oct 19 11:39 autologin* -rwxr-xr-x1 root root　 36 Oct 19 11:35 clock* drwxr-xr-x4 root root 4096 Oct 19 11:27 console/ -rw-------1 root root　 35 Oct 19 11:35 drakconnect -rw-------1 root root　 29 Oct 19 11:35 drakconnect.adsl_pppoe -rw-------1 root root　363 Oct 19 11:35 drakconnect.netc -rwxr-xr-x1 root root　275 Oct 19 11:47 i18n* -rw-r--r--1 root root　952 Sep 19 17:47 init -rw-r--r--1 root root 1407 Sep 19 17:48 installkernel -rwxr-xr-x　 1 root root　446 Aug 26 23:37 ipvsadm* -rwxr-xr-x1 root root　 39 Oct 19 11:27 keyboard* -rwxr-xr-x1 root root　114 Oct 18 11:43 mouse* -rwxr-xr-x1 root root　 53 Oct 19 11:39 msec* -rw-r--r--1 root root0 Sep 17 22:16 msec.rpmnew -rwxr-xr-x1 root root　100 Oct 19 13:35 network* drwxr-xr-x5 root root 4096 Oct 19 10:41 networking/ drwxr-xr-x2 root root 4096 Oct 19 13:36 network-scripts/ -rwxr-xr-x1 root root　 10 Oct 19 11:26 pcmcia* -rw-r--r--1 root root　153 Jul 25　2000 rawdevices -rw-r--r--1 root root　336 Jul 26 20:35 saslauthd -rw-r--r--1 root root　455 Aug 14 09:30 syslog -rwxr-xr-x1 root root　 56 Oct 19 11:39 system* -rw-r--r--1 root root　337 Sep 19 17:48 usb -rw-r--r--1 root root　 41 Aug 22 18:11 xinetd

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上面具有黄色字体的哪几个项目尤其重要！

　

o clock 在设定我们 Linux 主机的时区，可以使用格林威治时间，也就是标准时间，也可以使用台湾的本地时间 ( local )；

o i18n 在设定一些语系的使用方面，例如最麻烦的文字接口下的日期显示问题！如果您是以中文安装的，那么预设语系会被选择 big5 ，所以在纯文字接口之下，你的档案日期显示就会呈现乱码！这个时候就需要更改一下这里啦！更动这个 i18n 的档案，将里面的 LC_TIME 改成 en 即可！！

o Keyboard 与 mouse 就是在设定键盘与鼠标的形式；

o network 可以设定主机名称，以及 GATEWAY 这两个重要信息呢！

o 至于 network-scripts 里面的档案，则是主要用在设定网络卡～这部份我们在网络架设篇才再次提到！

总之，这个目录下的档案都是很重要的啦！

变换预设的登入模式

刚刚在上面说了登入主机的方式最少有六种，不过常使用的是 run-level 3 的文字接口模式与 run-level 5 的图形接口模式！如果你在安装的过程中选择了文字接口登入，但是后来却想以图形接口登入系统，应该怎么做？！简单的很！就直接修改 /etc/inittab 这个档案的内容即可！如何做呢？！以 vi 或者是其它的文书编辑软件，进入 /etc/inittab 这个档案，档案的内容有点像这样： 

# Default runlevel. The runlevels used by Mandrake Linux are: #　 0 - halt (Do NOT set 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 set initdefault to this) # id:3:initdefault: # System initialization. si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2 l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3 l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4 l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5 l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6 # Things to run in every runlevel. ud::once:/sbin/update # Trap CTRL-ALT-DELETE ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now # Run gettys in standard runlevels 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

在上面的资料中，将 id:3:initdefault: 里头的 3 改成 5 ，那么在下次的登入时就会变成是图形接口啰！同理，要由图形接口变成文字接口来登入时，也是将上面那行改成 3 即可！此外，不知道您有没有经验，在你的 Linux 主机当中， Linux 共提供了六个终端机接口与 一 个图形接口的登入点，你可以按下 『 Ctrl 』+ 『 Alt』 加上『F1』 ~ 『F6』 功能键 来变换不同的文字接口登入点！至于图形接口则仅使用于『 Ctrl + Alt + F7 』这一个喔！不过，如果你只想要提供四个文字接口呢？该如何是好？！呵呵！只要将上面的最后两行删掉，只剩下 1:2345:....至 4:2345:...，只剩下这四行然后重新开机之后，你的 F5 与 F6 功能键的作用就会消失啰！就这么简单啦！不过，需要注意的是，图形接口只有一个，当你使用图形接口登入时，那么将直接进入 tty7 那一个图形接口的登入屏幕喔！而当你在 tty1 输入 startx 激活 X-Windows 时，你的控制权将会跑到 tty7 （就是在 F7 功能键），此时，若您的 X-windows 挂了！那么直接按下『 Ctrl + Alt + F1 』 回到 tty1 之后，直接删除该 X-Windows 的程序即可关闭 X-Windows 啰！很不错吧！

原文转自：http://www.ltesting.net