Linux 系統啟動過程

linux啟動時我們會看到許多啟動信息。

Linux系統的啟動過程并不是大家想象中的那么復雜,其過程可以分為5個階段:

  • 內核的引導。
  • 運行 init。
  • 系統初始化。
  • 建立終端 。
  • 用戶登錄系統。

init程序的類型:

  • SysV: init, CentOS 5之前, 配置文件: /etc/inittab。
  • Upstart: init,CentOS 6, 配置文件: /etc/inittab, /etc/init/*.conf。
  • Systemd: systemd, CentOS 7,配置文件: /usr/lib/systemd/system、 /etc/systemd/system。

內核引導

當計算機打開電源后,首先是BIOS開機自檢,按照BIOS中設置的啟動設備(通常是硬盤)來啟動。

操作系統接管硬件以后,首先讀入 /boot 目錄下的內核文件。

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運行init

init 進程是系統所有進程的起點,你可以把它比擬成系統所有進程的老祖宗,沒有這個進程,系統中任何進程都不會啟動。

init 程序首先是需要讀取配置文件 /etc/inittab。

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運行級別

許多程序需要開機啟動。它們在Windows叫做"服務"(service),在Linux就叫做"守護進程"(daemon)。

init進程的一大任務,就是去運行這些開機啟動的程序。

但是,不同的場合需要啟動不同的程序,比如用作服務器時,需要啟動Apache,用作桌面就不需要。

Linux允許為不同的場合,分配不同的開機啟動程序,這就叫做"運行級別"(runlevel)。也就是說,啟動時根據"運行級別",確定要運行哪些程序。

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Linux系統有7個運行級別(runlevel):

  • 運行級別0:系統停機狀態,系統默認運行級別不能設為0,否則不能正常啟動
  • 運行級別1:單用戶工作狀態,root權限,用于系統維護,禁止遠程登陸
  • 運行級別2:多用戶狀態(沒有NFS)
  • 運行級別3:完全的多用戶狀態(有NFS),登陸后進入控制臺命令行模式
  • 運行級別4:系統未使用,保留
  • 運行級別5:X11控制臺,登陸后進入圖形GUI模式
  • 運行級別6:系統正常關閉并重啟,默認運行級別不能設為6,否則不能正常啟動

系統初始化

在init的配置文件中有這么一行: si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit 它調用執行了/etc/rc.d/rc.sysinit,而rc.sysinit是一個bash shell的腳本,它主要是完成一些系統初始化的工作,rc.sysinit是每一個運行級別都要首先運行的重要腳本。

它主要完成的工作有:激活交換分區,檢查磁盤,加載硬件模塊以及其它一些需要優先執行任務。

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

這一行表示以5為參數運行/etc/rc.d/rc,/etc/rc.d/rc是一個Shell腳本,它接受5作為參數,去執行/etc/rc.d/rc5.d/目錄下的所有的rc啟動腳本,/etc/rc.d/rc5.d/目錄中的這些啟動腳本實際上都是一些連接文件,而不是真正的rc啟動腳本,真正的rc啟動腳本實際上都是放在/etc/rc.d/init.d/目錄下。

而這些rc啟動腳本有著類似的用法,它們一般能接受start、stop、restart、status等參數。

/etc/rc.d/rc5.d/中的rc啟動腳本通常是K或S開頭的連接文件,對于以 S 開頭的啟動腳本,將以start參數來運行。

而如果發現存在相應的腳本也存在K打頭的連接,而且已經處于運行態了(以/var/lock/subsys/下的文件作為標志),則將首先以stop為參數停止這些已經啟動了的守護進程,然后再重新運行。

這樣做是為了保證是當init改變運行級別時,所有相關的守護進程都將重啟。

至于在每個運行級中將運行哪些守護進程,用戶可以通過chkconfig或setup中的"System Services"來自行設定。

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建立終端

rc執行完畢后,返回init。這時基本系統環境已經設置好了,各種守護進程也已經啟動了。

init接下來會打開6個終端,以便用戶登錄系統。在inittab中的以下6行就是定義了6個終端:

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty12:2345:respawn:/sbin/mingetty tty23:2345:respawn:/sbin/mingetty tty34:2345:respawn:/sbin/mingetty tty45:2345:respawn:/sbin/mingetty tty56:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

從上面可以看出在2、3、4、5的運行級別中都將以respawn方式運行mingetty程序,mingetty程序能打開終端、設置模式。

同時它會顯示一個文本登錄界面,這個界面就是我們經常看到的登錄界面,在這個登錄界面中會提示用戶輸入用戶名,而用戶輸入的用戶將作為參數傳給login程序來驗證用戶的身份。


用戶登錄系統

一般來說,用戶的登錄方式有三種:

  • (1)命令行登錄
  • (2)ssh登錄
  • (3)圖形界面登錄
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對于運行級別為5的圖形方式用戶來說,他們的登錄是通過一個圖形化的登錄界面。登錄成功后可以直接進入 KDE、Gnome 等窗口管理器。

而本文主要講的還是文本方式登錄的情況:當我們看到mingetty的登錄界面時,我們就可以輸入用戶名和密碼來登錄系統了。

Linux 的賬號驗證程序是 login,login 會接收 mingetty 傳來的用戶名作為用戶名參數。

然后 login 會對用戶名進行分析:如果用戶名不是 root,且存在 /etc/nologin 文件,login 將輸出 nologin 文件的內容,然后退出。

這通常用來系統維護時防止非root用戶登錄。只有/etc/securetty中登記了的終端才允許 root 用戶登錄,如果不存在這個文件,則 root 用戶可以在任何終端上登錄。

/etc/usertty文件用于對用戶作出附加訪問限制,如果不存在這個文件,則沒有其他限制。


圖形模式與文字模式的切換方式

Linux預設提供了六個命令窗口終端機讓我們來登錄。

默認我們登錄的就是第一個窗口,也就是tty1,這個六個窗口分別為tty1,tty2 … tty6,你可以按下Ctrl + Alt + F1 ~ F6 來切換它們。

如果你安裝了圖形界面,默認情況下是進入圖形界面的,此時你就可以按Ctrl + Alt + F1 ~ F6來進入其中一個命令窗口界面。

當你進入命令窗口界面后再返回圖形界面只要按下Ctrl + Alt + F7 就回來了。

如果你用的vmware 虛擬機,命令窗口切換的快捷鍵為 Alt + Space + F1~F6. 如果你在圖形界面下請按Alt + Shift + Ctrl + F1~F6 切換至命令窗口。

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Linux 關機

在linux領域內大多用在服務器上,很少遇到關機的操作。畢竟服務器上跑一個服務是永無止境的,除非特殊情況下,不得已才會關機。

正確的關機流程為:sync > shutdown > reboot > halt

關機指令為:shutdown ,你可以man shutdown 來看一下幫助文檔。

例如你可以運行如下命令關機:

sync 將數據由內存同步到硬盤中。shutdown 關機指令,你可以man shutdown 來看一下幫助文檔。例如你可以運行如下命令關機:shutdown h 10 This server will shutdown after 10 mins 這個命令告訴大家,計算機將在10分鐘后關機,并且會顯示在登陸用戶的當前屏幕中。Shutdown h now 立馬關機Shutdown h 20:25 系統會在今天20:25關機Shutdown h +10 十分鐘后關機Shutdown r now 系統立馬重啟Shutdown r +10 系統十分鐘后重啟reboot 就是重啟,等同于 shutdown r nowhalt 關閉系統,等同于shutdown h now  poweroff

最后總結一下,不管是重啟系統還是關閉系統,首先要運行 sync 命令,把內存中的數據寫到磁盤中。

關機的命令有 shutdown –h now halt poweroff 和 init 0 , 重啟系統的命令有 shutdown –r now reboot init 6


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本文作者2018-8-26 17:41
小程
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