Linux 的启动流程

http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/08/linux_boot_process.html

半年前，我写了《计算机是如何启动的？》，探讨BIOS和主引导记录的作用。

那篇文章不涉及操作系统，只与主板的板载程序有关。今天，我想接着往下写，探讨操作系统接管硬件以后发生的事情，也就是操作系统的启动流程。

这个部分比较有意思。因为在BIOS阶段，计算机的行为基本上被写死了，程序员可以做的事情并不多；但是，一旦进入操作系统，程序员几乎可以定制所有方面。所以，这个部分与程序员的关系更密切。

我主要关心的是Linux操作系统，它是目前服务器端的主流操作系统。下面的内容针对的是Debian发行版，因为我对其他发行版不够熟悉。

第一步、加载内核

操作系统接管硬件以后，首先读入 /boot 目录下的内核文件。

以我的电脑为例，/boot 目录下面大概是这样一些文件：

　　$ ls /boot
　　
　　config-3.2.0-3-amd64
　　config-3.2.0-4-amd64
　　grub
　　initrd.img-3.2.0-3-amd64
　　initrd.img-3.2.0-4-amd64
　　System.map-3.2.0-3-amd64
　　System.map-3.2.0-4-amd64
　　vmlinuz-3.2.0-3-amd64
　　vmlinuz-3.2.0-4-amd64
　　

第二步、启动初始化进程

内核文件加载以后，就开始运行第一个程序 /sbin/init，它的作用是初始化系统环境。

由于init是第一个运行的程序，它的进程编号（pid）就是1。其他所有进程都从它衍生，都是它的子进程。

第三步、确定运行级别

许多程序需要开机启动。它们在Windows叫做"服务"（service），在Linux就叫做"守护进程"（daemon）。

init进程的一大任务，就是去运行这些开机启动的程序。但是，不同的场合需要启动不同的程序，比如用作服务器时，需要启动Apache，用作桌面就不需要。Linux允许为不同的场合，分配不同的开机启动程序，这就叫做"运行级别"（runlevel）。也就是说，启动时根据"运行级别"，确定要运行哪些程序。

Linux预置七种运行级别（0-6）。一般来说，0是关机，1是单用户模式（也就是维护模式），6是重启。运行级别2-5，各个发行版不太一样，对于Debian来说，都是同样的多用户模式（也就是正常模式）。

init进程首先读取文件 /etc/inittab，它是运行级别的设置文件。如果你打开它，可以看到第一行是这样的：

　　id:2:initdefault:
　　

initdefault的值是2，表明系统启动时的运行级别为2。如果需要指定其他级别，可以手动修改这个值。

那么，运行级别2有些什么程序呢，系统怎么知道每个级别应该加载哪些程序呢？......回答是每个运行级别在/etc目录下面，都有一个对应的子目录，指定要加载的程序。

　　/etc/rc0.d
　　/etc/rc1.d
　　/etc/rc2.d
　　/etc/rc3.d
　　/etc/rc4.d
　　/etc/rc5.d
　　/etc/rc6.d
　　

上面目录名中的"rc"，表示run command（运行程序），最后的d表示directory（目录）。下面让我们看看 /etc/rc2.d 目录中到底指定了哪些程序。

　　$ ls  /etc/rc2.d
　　
　　README
　　S01motd
　　S13rpcbind
　　S14nfs-common
　　S16binfmt-support
　　S16rsyslog
　　S16sudo
　　S17apache2
　　S18acpid
　　...
　　

可以看到，除了第一个文件README以外，其他文件名都是"字母S+两位数字+程序名"的形式。字母S表示Start，也就是启动的意思（启动脚本的运行参数为start），如果这个位置是字母K，就代表Kill（关闭），即如果从其他运行级别切换过来，需要关闭的程序（启动脚本的运行参数为stop）。后面的两位数字表示处理顺序，数字越小越早处理，所以第一个启动的程序是motd，然后是rpcbing、nfs......数字相同时，则按照程序名的字母顺序启动，所以rsyslog会先于sudo启动。

这个目录里的所有文件（除了README），就是启动时要加载的程序。如果想增加或删除某些程序，不建议手动修改 /etc/rcN.d 目录，最好是用一些专门命令进行管理（参考这里和这里）。

第四步、加载开机启动程序

前面提到，七种预设的"运行级别"各自有一个目录，存放需要开机启动的程序。不难想到，如果多个"运行级别"需要启动同一个程序，那么这个程序的启动脚本，就会在每一个目录里都有一个拷贝。这样会造成管理上的困扰：如果要修改启动脚本，岂不是每个目录都要改一遍？

Linux的解决办法，就是七个 /etc/rcN.d 目录里列出的程序，都设为链接文件，指向另外一个目录 /etc/init.d ，真正的启动脚本都统一放在这个目录中。init进程逐一加载开机启动程序，其实就是运行这个目录里的启动脚本。

下面就是链接文件真正的指向。

　　$ ls -l /etc/rc2.d
　　
　　README
　　S01motd -> ../init.d/motd
　　S13rpcbind -> ../init.d/rpcbind
　　S14nfs-common -> ../init.d/nfs-common
　　S16binfmt-support -> ../init.d/binfmt-support
　　S16rsyslog -> ../init.d/rsyslog
　　S16sudo -> ../init.d/sudo
　　S17apache2 -> ../init.d/apache2
　　S18acpid -> ../init.d/acpid
　　...
　　

这样做的另一个好处，就是如果你要手动关闭或重启某个进程，直接到目录 /etc/init.d 中寻找启动脚本即可。比如，我要重启Apache服务器，就运行下面的命令：

　　$ sudo /etc/init.d/apache2 restart
　　

/etc/init.d 这个目录名最后一个字母d，是directory的意思，表示这是一个目录，用来与程序 /etc/init 区分。

第五步、用户登录

开机启动程序加载完毕以后，就要让用户登录了。

一般来说，用户的登录方式有三种：

　　（1）命令行登录

　　（2）ssh登录

　　（3）图形界面登录

这三种情况，都有自己的方式对用户进行认证。

（1）命令行登录：init进程调用getty程序（意为get teletype），让用户输入用户名和密码。输入完成后，再调用login程序，核对密码（Debian还会再多运行一个身份核对程序/etc/pam.d/login）。如果密码正确，就从文件 /etc/passwd 读取该用户指定的shell，然后启动这个shell。

（2）ssh登录：这时系统调用sshd程序（Debian还会再运行/etc/pam.d/ssh ），取代getty和login，然后启动shell。

（3）图形界面登录：init进程调用显示管理器，Gnome图形界面对应的显示管理器为gdm（GNOME Display Manager），然后用户输入用户名和密码。如果密码正确，就读取/etc/gdm3/Xsession，启动用户的会话。

第六步、进入 login shell

所谓shell，简单说就是命令行界面，让用户可以直接与操作系统对话。用户登录时打开的shell，就叫做login shell。

Debian默认的shell是Bash，它会读入一系列的配置文件。上一步的三种情况，在这一步的处理，也存在差异。

（1）命令行登录：首先读入 /etc/profile，这是对所有用户都有效的配置；然后依次寻找下面三个文件，这是针对当前用户的配置。

　　~/.bash_profile
　　~/.bash_login
　　~/.profile
　　

需要注意的是，这三个文件只要有一个存在，就不再读入后面的文件了。比如，要是 ~/.bash_profile 存在，就不会再读入后面两个文件了。

（2）ssh登录：与第一种情况完全相同。

（3）图形界面登录：只加载 /etc/profile 和 ~/.profile。也就是说，~/.bash_profile 不管有没有，都不会运行。

第七步，打开 non-login shell

老实说，上一步完成以后，Linux的启动过程就算结束了，用户已经可以看到命令行提示符或者图形界面了。但是，为了内容的完整，必须再介绍一下这一步。

用户进入操作系统以后，常常会再手动开启一个shell。这个shell就叫做 non-login shell，意思是它不同于登录时出现的那个shell，不读取/etc/profile和.profile等配置文件。

non-login shell的重要性，不仅在于它是用户最常接触的那个shell，还在于它会读入用户自己的bash配置文件 ~/.bashrc。大多数时候，我们对于bash的定制，都是写在这个文件里面的。

你也许会问，要是不进入 non-login shell，岂不是.bashrc就不会运行了，因此bash 也就不能完成定制了？事实上，Debian已经考虑到这个问题了，请打开文件 ~/.profile，可以看到下面的代码：

　　if [ -n "$BASH_VERSION" ]; then
　　　　if [ -f "$HOME/.bashrc" ]; then
　　　　　　. "$HOME/.bashrc"
　　　　fi
　　fi
　　

上面代码先判断变量 $BASH_VERSION 是否有值，然后判断主目录下是否存在 .bashrc 文件，如果存在就运行该文件。第三行开头的那个点，是source命令的简写形式，表示运行某个文件，写成"source ~/.bashrc"也是可以的。

因此，只要运行～/.profile文件，～/.bashrc文件就会连带运行。但是上一节的第一种情况提到过，如果存在～/.bash_profile文件，那么有可能不会运行～/.profile文件。解决这个问题很简单，把下面代码写入.bash_profile就行了。

　　if [ -f ~/.profile ]; then
　　　　. ~/.profile
　　fi
　　

这样一来，不管是哪种情况，.bashrc都会执行，用户的设置可以放心地都写入这个文件了。

Bash的设置之所以如此繁琐，是由于历史原因造成的。早期的时候，计算机运行速度很慢，载入配置文件需要很长时间，Bash的作者只好把配置文件分成了几个部分，阶段性载入。系统的通用设置放在 /etc/profile，用户个人的、需要被所有子进程继承的设置放在.profile，不需要被继承的设置放在.bashrc。

顺便提一下，除了Linux以外， Mac OS X 使用的shell也是Bash。但是，它只加载.bash_profile，然后在.bash_profile里面调用.bashrc。而且，不管是ssh登录，还是在图形界面里启动shell窗口，都是如此。

参考链接

[1] Debian Wiki, Environment Variables

[2] Debian Wiki, Dot Files

[3] Debian Administration, An introduction to run-levels

[4] Debian Admin，Debian and Ubuntu Linux Run Levels

[5] Linux Information Project (LINFO), Runlevel Definition

[6] LinuxQuestions.org, What are run levels?

[7] Dalton Hubble, Bash Configurations Demystified

 

 

http://www.cnblogs.com/gzggyy/archive/2012/08/07/2626574.html

Linux开机启动程序详解

我们假设大家已经熟悉其它操作系统的引导过程，了解硬件的自检引导步骤，就只从Linux操作系统的引导加载程序(对个人电脑而言通常是LILO)开始，介绍Linux开机引导的步骤。

加载内核
LILO启动之后，如果你选择了Linux作为准备引导的操作系统，第一个被加载的东西就是内核。请记住此时的计算机内存中还不存在任何操作系统，PC(因为它们天然的设计缺陷)也还没有办法存取机器上全部的内存。因此，内核就必须完整地加载到可用RAM的第一个兆字节之内。为了实现这个目的，内核是被压缩了的。这个文件的头部包含着必要的代码，先设置CPU进入安全模式(以此解除内存限制)，再对内核的剩余部分进行解压缩。

执行内核
内核在内存中解压缩之后，就可以开始运行了。此时的内核只知道它本身内建的各种功能，也就是说被编译为模块的内核部分还不能使用。最基本的是，内核必须有足够的代码设置自己的虚拟内存子系统和根文件系统(通常就是ext2文件系统)。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之后，将启动并运行一个叫做init的程序。

注意：在这里我们故意略去了Linux内核启动的许多细节，这些细节只有内核开发人员才感兴趣。如果你好奇的话，可以访问http：//www.redhat.com：8080地址处的"Kernel Hackers Guide"。
init进程
init进程是非内核进程中第一个被启动运行的，因此它的进程编号PID的值总是1。init读它的配置文件/etc/inittab，决定需要启动的运行级别(Runlevel)。从根本上说，运行级别规定了整个系统的行为，每个级别(分别由0到6的整数表示)满足特定的目的。如果定义了initdefault级别，这个值就直接被选中，否则需要由用户输入一个代表运行级别的数值。
输入代表运行级别的数字之后，init根据/etc/inittab文件中的定义执行一个命令脚本程序。缺省的运行级别取决于安装阶段对登录程序的选择：是使用基于文本的，还是使用基于X-Window的登录程序。
rc命令脚本程序我们已经知道，当运行级别发生改变时，将由/etc/inittab文件定义需要运行哪一个命令脚本程序。这些命令脚本程序负责启动或者停止该运行级别特定的各种服务。由于需要管理的服务数量很多，因此需要使用rc命令脚本程序。其中，最主要的一个是/etc/rc.d/rc，它负责为每一个运行级别按照正确的顺序调用相应的命令脚本程序。我们可以想象，这样一个命令脚本程序很容易变得难以控制！为了防止这类事件的发生，需要使用精心设计的方案。

对每一个运行级别来说，在/etc/rc.d子目录中都有一个对应的下级目录。这些运行级别的下级子目录的命名方法是rcX.d，其中的X就是代表运行级别的数字。比如说，运行级别3的全部命令脚本程序都保存在/etc/rc.d/rc3.d子目录中。在各个运行级别的子目录中，都建立有到/etc/rc.d/init.d子目录中命令脚本程序的符号链接，但是，这些符号链接并不使用命令脚本程序在/etc/rc.d/init.d子目录中原来的名字。如果命令脚本程序是用来启动一个服务的，其符号链接的名字就以字母S打头；如果命令脚本程序是用来关闭一个服务的，其符号链接的名字就以字母K打头。
许多情况下，这些命令脚本程序的执行顺序都很重要。如果没有先配置网络接口，就没有办法使用DNS服务解析主机名！为了安排它们的执行顺序，在字母S或者K的后面紧跟着一个两位数字，数值小的在数值大的前面执行。比如：/etc/rc.d/rc3.d/S50inet就会在/etc/rc.d/rc3.d/S55named之前执行(S50inet配置网络设置，55named启动DNS服务器)。存放在/etc/rc.d/init.d子目录中的、被符号链接上的命令脚本程序是真正的实干家，是它们完成了启动或者停止各种服务的操作过程。当/etc/rc.d/rc运行通过每个特定的运行级别子目录的时候，它会根据数字的顺序依次调用各个命令脚本程序执行。它先运行以字母K打头的命令脚本程序，然后再运行以字母S打头的命令脚本程序。对以字母K打头的命令脚本程序来说，会传递Stop参数；类似地对以字母S打头的命令脚本程序来说，会传递Start参数。编写自己的rc命令脚本在维护Linux系统运转的日子里，肯定会遇到需要系统管理员对开机或者关机命令脚
本进行修改的情况。

有两种方法可以用来实现修改的目的：
●如果所做的修改只在引导开机的时候起作用，并且改动不大的话，可以考虑简单地编辑一下/etc/rc.d/rc.local脚本。这个命令脚本程序是在引导过程的最后一步被执行的。
●如果所做的修改比较细致，或者还要求关闭进程使之明确地停止运行，则需要在/etc/rc.d/init.d子目录中添加一个命令脚本程序。这个命令脚本程序必须可以接受Start和Stop参数并完成相应的操作。
第一种方法，编辑/etc/rc.d/rc.local脚本，当然是两种方法中比较简单的。如果想在这个命令脚本程序中添加内容，只需要使用喜欢的编辑器程序打开它，再把打算执行的命令附加到文件的末尾就可以了。这对一两行的修改来说的确很便利。

如果确实需要使用一个命令脚本程序，这时必须选择第二个方法。编写一个rc命令脚本程序的过程并不像想象中那么困难。我们下面就给出一个例子，看看它是怎样实现的(顺便说一句，你可以把我们的例子当作范本，按照自己的需要进行修改和添加)。
假设你打算每隔60分钟调用一个特殊的程序来弹出一条消息，提醒自己需要从键盘前面离开休息一会儿，命令脚本程序将包括下面几个部分：
●关于这个命令脚本程序功能的说明(这样就不会在一年之后忘记它)；
●在试图运行它之前验证这个命令脚本程序确实存在；
●接受start和stop参数并执行要求的动作。

参数给定后，我们就可以编写命令的脚本程序。这个程序很简单，大家可以自己编写一下，我在这里就不给出了。
编写好新的命令脚本程序之后，再从相关的运行级别子目录中加上必要的符号链接，来控制这个命令脚本程序的启动或者停止。在我的印象中，只想让它在运行级别3或者运行级别5中启动，原因是我认为只有这两个运行级别才是日常工作的地方。最后，希望这个命令脚本程序在进入运行级别6(重启动)的时候被关闭。

激活或者禁止服务项目有的时候会发现，在引导的时候并不需要某个特定的服务被启动。如果你正在考虑使用Linux替换Windows NT的文件和打印服务器，就更是如此。我们已经知道，在特定的运行级别子目录中给符号链接改个名称，就可以让该服务不被启动，如把其名称的第一个字母由S改为K。一旦熟练掌握了命令行和符号链接，就会发现这是激活或者禁止服务的最快办法。

在学习这个改名方法的时候，可能会觉得图形化的操作界面ksysv比较容易掌握。虽然它原来是设计使用在KDE环境里的，但在Red HatLinux 7.2下缺省安装的GNOME环境里也运行得很好。如果想启动它，只需简单地打开一个xterm窗口，并输入ksysv命令就可以了。屏幕上会出现一个窗口，其中列出了能够修改的全部参数，需要时还包括在线帮助。警告：如果是在一个现实中的系统上学习本文的知识，要多多运用常识。当试着对启动脚本程序进行修改的时候，要记住所做的修改可能会造成你的系统不能正常工作，而且无法采用重启动的方法恢复。不要在正常运转的系统上实验新的设置，对你准备修改的文件要全部进行备份。最重要的是，在手边要准备一张引导盘以防不测。

 

http://blog.csdn.net/xitong2012/article/details/7260956

 

 

在Linux系统如何让程序开机时自动启动

 

　     核心提示：系统的服务在开机时一般都可以自动启动，那在linux系统下如果想要程序在开机时自动启动怎么办?我们知道在 windows系统“开始”-->“所有程序”-->“启动”里面放个快捷方式就行，那Linux系统下呢？...系统的服务在开机时一般都可以自动启动，那在linux系统下如果想要程序在开机时自动启动怎么办?我们知道在 windows系统“开始”-->“所有程序”-->“启动”里面放个快捷方式就行，那Linux系统下呢？
 
这也是一个比较简单的问题，有不少的方法可以解决，这里介绍三种方法。因为是简单介绍，所以具体细节不是很详细，可以通过man看看相关手册。
 
一、/etc/rc.local
这是一个最简单的方法，编辑“/etc/rc.local”，把启动程序的shell命令输入进去即可（要输入命令的全路径），类似于windows下的“启动”。

使用命令 vi  /etc/rc.local   

然后在文件最后一行添加要执行程序的全路径。

例如，每次开机时要执行一个haha.sh，这个脚本放在/opt下面，那就可以在“/etc/rc.local”中加一行“/opt/./haha.sh”，或者两行“cd /opt”和“./haha.sh”。
 
二、crontab（类似于windows的任务计划服务）
通过crontab可以设定程序的执行时间表，例如让程序在每天的8点，或者每个星期一的10点执行一次。
crontab -l 列出时间表；
crontab -e编辑时间表；
crontab -d删除时间表；
 
“-l”没什么可说的，就是一个查看而已；
“-e”是编辑，和vi没什么差别（其实就是用vi编辑一个特定文件）；
“-d”基本不用，因为它把该用户所有的时间表都删除了，一般都是用“-e”编辑把不要了的时间表逐行删除；
 
那到底该如何编辑呢？
 
crontab文件的格式是：M H D m d CMD。
一个6个字段，其中最后一个CMD就是所要执行的程序，如haha.sh。
M：分钟（0-59）
H：小时（0-23）
D：日期（1-31）
m：月份（1-12）
d：一个星期中的某天（0-6，0代表周日）
 
这5个时间字段用空格隔开，其值可以是一个数字，也可以用逗号隔开的多个数字（或其他） ，如果不需设置，则默认为“*”。
 
例如，每天的8点5分执行haha.sh，就是“5 8 * * * /opt/./haha.sh”。
 
好像和“开机程序自动启动”扯远了，现在回归正题。其实上面介绍的crontab的功能已经具备了开机自动启动的能力，可以写一个监测脚本，每5分钟执行一次（*/5 * * * * ./haha.sh），如果程序不在了就重新启动一次。
 
三、注册系统服务
操作系统自带的服务，如ssh，ftp等等，开机都是自动启动的，我们也可以通过这种方式让自己开发的程序提高“身价”。

 

比如我想把某个已经安装了的服务添加为系统服务，可以执行以下命令：

chkconfig --add 服务名称          (首先，添加为系统服务,注意add前面有两个横杠)

 

chkconfig -leve 启动级别 服务名 on         

（说明，3级别代表在命令行模式启动，5级别代表在图形界面启动，on表示开启）

 

chkconfig -leve 启动级别 服务名 off              

（说明，off表示关闭自启动）

 

例如：chkconfig -level 3 mysql on                     (说明：让mysql服务在命令行模式，随系统启动)

也可以使用   chkconfig --add 服务名称    来删除系统服务

******************************************************************************************

如果要查看哪些服务被添加为系统服务可以使用命令 ：

   ntsysv  或者chkconfig --list

 

如果要查看哪些程序被添加为自启动，可以使用命令  ：

cat   /etc/rc.local    （查看这个文件中添加了哪些程序路径）

*******************************************************************************************

 

 下面举例说说，如何把一个shell脚本添加为系统服务，并跟随系统启动：

可以看到“/etc/rc.d/init.d”下有很多的文件，每个文件都是可以看到内容的，其实都是一些shell脚本。
系统服务的启动就是通过“/etc/rc.d/init.d”中的脚本文件实现的。我们也可以写一个自己的脚本放在这里。
脚本文件的内容也很简单，类似于这个样子（例如起个名字叫做“hahad”）：
. /etc/init.d/functions
start() {
        echo "Starting my process "
        cd /opt
        ./haha.sh
}
stop() {
        killall haha.sh
        echo "Stoped"
}
写了脚本文件之后事情还没有完，继续完成以下几个步骤：
chmod +x hahad                    #增加执行权限
chkconfig --add hahad             #把hahad添加到系统服务列表
chkconfig hahad on                 #设定hahad的开关（on/off）
chkconfig --list hahad               #就可以看到已经注册了hahad的服务
 
这时候才完成了全部工作。 

 

文章转自：http://www.pckezhan.com/Html/?1009.html