Linux 開機(jī)流程分析
2024-07-21 02:36:07
供稿：網(wǎng)友
開機(jī)流程分析
開機(jī)不是只要按一下電源鈕而關(guān)機(jī)只要關(guān)掉電源鈕就可以了嗎？有何大學(xué)問？ 話是這樣沒錯啦，但是由于 linux 是一套多人多任務(wù)的操作系統(tǒng)，你難保你在關(guān)機(jī)時沒有人在線上，假如你關(guān)機(jī)的時候碰巧一大群人在線上工作，那會讓當(dāng)時在線上工作的人馬上斷線的！那不是害死人了！一些資料可以無價之寶哩！另外，與 DOS 環(huán)境不同的是， Linux 在執(zhí)行的時候，雖然你在畫面上只會看到黑壓壓的一片，完全沒有任何畫面，但其實他是有很多的程序在背景底下執(zhí)行的，例如郵件程序、瀏覽器主機(jī)程序等，你假如隨便關(guān)機(jī)的話，是很輕易傷害硬盤及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膭幼鞯模∷栽?Linux 下關(guān)機(jī)可是一門大學(xué)問喔
既然開機(jī)是很嚴(yán)厲的一件事，呵呵，那我們來了解一下整個開機(jī)的過程吧！好讓大家比較輕易發(fā)現(xiàn)開機(jī)過程里面發(fā)生錯誤的地方，與解決之道！不過，由于開機(jī)的過程中，那個 Boot Loader 使用的軟件可能不一樣，例如 Mandrake 9.0 已經(jīng)同時提供 Lilo 與 Grub 這兩個開機(jī)治理程序，雖然 lilo 與 grub 的激活過程或許有點(diǎn)不太相同，但是他的原理則都是一樣的哩！這里我們先介紹較老牌的 Lilo 啰！ Lilo 是什么？！簡單的說，他是 LInux LOader 的縮寫，就是 Linux 開機(jī)時候加載的咚咚就對了！這東西可是控制了你的多重開機(jī)的命脈！底下的篇幅會再分別介紹這兩套開機(jī)治理程序！底下先開始來談?wù)?Linux 是如何開機(jī)的呢？基本的流程為：
1. 加載 BIOS 的硬件信息；
2. 讀取 MBR 的 Kernel Loader (亦即是 lilo, grub, spfdisk 等等)開機(jī)信息；
3. 加載 Kernel 的操作系統(tǒng)核心信息；
4. Kernel 執(zhí)行 init 程序并取得 run-level 信息；
5. init 執(zhí)行 /etc/rc.d/rc.sysinit 檔案；
6. 激活核心的外掛式模塊 (/etc/modules.conf)；
7. init 執(zhí)行 run-level 的各個批次檔( Scripts )；
8. init 執(zhí)行 /etc/rc.d/rc.local 檔案；
9. 執(zhí)行 /bin/login 程序；
10. 登入之后開始以 Shell 控管主機(jī)。
大概的流程就是上面寫的那個樣子啦，而每一個程序的內(nèi)容主要是在干嘛呢？底下就分別來談一談吧！
· 尋找 BIOS 加載硬件信息：
稍微有 PC 硬件經(jīng)驗的人們大概都知道 BIOS ( Basic Input/Output Setup ) 的作用！他是第一個被加載計算機(jī)的資料！你主機(jī)的 CPU 資料、開機(jī)順序、硬盤大小、芯片組工作狀態(tài)、PnP 的開啟與否、內(nèi)存的時脈等等等...這都記錄在 BIOS 當(dāng)中！所以啦，開機(jī)之后，系統(tǒng)會先去找這個東西；
· 可開機(jī)硬盤的 MBR 讀取 Kernel loader：
再來呢？呵呵！當(dāng)然就是硬盤的開機(jī)資料啰！由于個人計算機(jī)的系統(tǒng)在讀完 BIOS 之后，會先去讀取第一個開機(jī)硬盤的第一個扇區(qū)（就是 master boot record, MBR 啰！），還記得這個 MBR 嗎？嗄！忘記了？趕緊回到第二篇好好的再復(fù)習(xí)一遍ㄋㄟ?。而這個扇區(qū)主要就是在記錄開機(jī)的信息！還記得上面提到的 Lilo 及 grub 吧？他的紀(jì)錄就是在這里啰！所以啰，這個時候 Lilo 紀(jì)錄的信息就會被讀出來，系統(tǒng)并依 Lilo 的信息去不同的系統(tǒng)開機(jī)，這也就是多重開機(jī)設(shè)定的地方啦。
好了，先再往返憶一下，假如你是以 grub 程序開機(jī)的話，那么在開機(jī)的時候會顯示什么資料呢？呵呵！會顯示蠻多的開機(jī)選單，沒錯?就是『選單』，然后選擇了你的選擇項目之后，系統(tǒng)就會跑到該扇區(qū)去讀取該操作系統(tǒng)的核心啰！呵呵！所以一個好的 boot loader 會具有兩個功能，就是：
o 選單功能 ( menu )
o 指向功能 ( pointer )
那么為何要有 loader 呢？我想，我們得先來探討一下這個話題才行！要探討之前先來了解一下，曉不曉得 Windows 與 Linux 的檔案格式一不一樣？！呵呵！當(dāng)然不一樣對不對，好了，那么再來說一說，請問，你的計算機(jī)怎么知道你的硬盤的資料是什么系統(tǒng)？哈哈！那就是 loader 的主要功能啰！在你能使用系統(tǒng)之前，一定需要加載核心對吧！？但是怎樣讓你的硬件熟悉核心呢？那就是 kernel loader 的主要功能了！所以這里需要提出的是， Linux 的 loader ( lilo 或 grub ) 是可以熟悉 windows 的核心檔案的，但是 Windows 的 loader 卻不熟悉 Linux 的核心檔案，因此，作為一個多重開機(jī)的設(shè)定 loader ，就無法使用 Windows 所提供的 loader 啰！由于需要讓系統(tǒng)熟悉你的 kernel ，因此，就需要 kernel loader 啦！這樣想就對啦！
這一部份的信息我們在后續(xù)的章節(jié)會再提及！
· 加載核心( Kernel )：
好了，等我們在 grub 的選單中選擇了 Linux 這個系統(tǒng)，然后主機(jī)跑到 Linux 所在的硬盤之下，就開始將他的核心加載啰。
在 Linux 的系統(tǒng)下，通常開機(jī)的核心都擺在 /boot 底下，因此，這個時候的 boot loader 就會到 /boot 去尋找相關(guān)的核心。我們的 kernel 名稱通常就是 /boot/vmlinuz-xxxx 的格式，目前 Mandrake 9.0 的核心版本為 2.4.19，而 Mandrake 自行釋出的版本為 2.4.19-16mdk ，所以，使用 uname –r 會出現(xiàn) 2.4.19-16mdk 呦！然后 MDK 9.0 預(yù)設(shè)核心檔案就是： /boot/vmlinuz-2.4.19-16mdk 這一個！好了，加載這個檔案再往下繼續(xù)吧！
· 核心執(zhí)行 init 并由 /etc/inittab 取得系統(tǒng)登入狀態(tài)：
核心加載之后，由核心執(zhí)行的第一個程序就是 /sbin/init 啰！而這個程序第一個目標(biāo)當(dāng)然就是確定主機(jī)是要以怎樣的情況登入！這個時候就必須要以 /sbin/init 來加載 /etc/inittab 的信息啦！而 Linux 共有幾種登入模式呢？嗯！這里似乎有需要說明一下 Linux 有哪些登入的狀態(tài)！假如你進(jìn)入 Linux 的 /etc/inittab 檔案的話( 可以使用 vi 啦 )，你應(yīng)該會看到如下的信息：
[root @test /root]# vi /etc/inittab # 0 - halt (Do NOT set initdefault to this) 關(guān)機(jī) # 1 - Single user mode 單人使用（系統(tǒng)有問題時候的登入狀況） # 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking) 多人但無網(wǎng)絡(luò) # 3 - Full multiuser mode 文字界面登入的多人系統(tǒng) # 4 - unused 系統(tǒng)保留 # 5 - X11 X-Windows 圖形界面登入的多人系統(tǒng) # 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this) 重新開機(jī) # id:3:initdefault:
·
上面顯示的就是目前可以登入的狀態(tài)了（就是 run-level 啦！），共有 0?6 的登入狀態(tài)，其中，我們比較常使用的是 3 與 5 ， 因為我們需要 Linux 是多人多任務(wù)的情況，而較常登入的狀態(tài)就是文字與圖形界面啦！所以這里需要設(shè)定成 3 或者是 5 ，千萬不要設(shè)定成 0 或者是 6 喔！不然系統(tǒng)會一直直接重新開機(jī)或者是直接關(guān)機(jī)....預(yù)設(shè)的系統(tǒng)登入在上面這個表格的最底下一行紀(jì)錄著！就是『id:3:initdefault 』那一行！注重喔！因為 VBird 預(yù)設(shè)是以文字界面來登入，所以才會是 3 ，假如你要改成圖形界面登入的話（請確定你的 X-windows 沒有問題），那么就將 /etc/inittab 里面的上面那一行，將 3 改成 5 即可啰！
那么什么是『單人維護(hù)模式 ( run-level 為 1 )』？假如你有玩過 Windows 的話，那么你在開機(jī)的時候假如按下 F8 時，不是會出現(xiàn)一些什么『安全模式』啦、『正常開機(jī)』啦或『 MS-DOS 模式』等等的進(jìn)入 Windows 的狀態(tài)嗎？尤其是當(dāng)你不正常關(guān)機(jī)的時候， Windows 預(yù)設(shè)就會以『安全模式』來激活 Windows 啰！Windows 的『安全模式』幾乎不加載一些復(fù)雜的模塊，讓你的 Windows 一定可以開機(jī)成功！那么 Linux 的維護(hù)模式狀態(tài)即是使用單人模式（ 就是 run_level 為 1 啦！）所以說， Linux 的登入情況是如何呢？呵呵！沒錯，就是在這里加載的啦！
· init 的第一個執(zhí)行內(nèi)容 /etc/rc.d/rc.sysinit ：
確定了登入狀態(tài)之后，再來當(dāng)然就是需要將主機(jī)的信息給他讀進(jìn)去 Linux 系統(tǒng)啰！而 Linux 系統(tǒng)的第一個資料內(nèi)容就是 /etc/rc.d/sysinit 這個檔案啦！假如你有空進(jìn)入這個檔案去看看的話，會發(fā)現(xiàn)這個檔案的內(nèi)容包括了==>設(shè)定預(yù)設(shè)路徑（ PATH ）、設(shè)定主機(jī)名稱、執(zhí)行 /etc/sysconfig/network 所記錄的網(wǎng)絡(luò)信息、掛載 /PRoc 這個保存在內(nèi)存當(dāng)中的主機(jī)基本訊息、以及其它幾個 Linux 操作系統(tǒng)最基本的幾個信息！大抵來說，他的基本工作是：
1. 設(shè)定預(yù)設(shè)路徑：( PATH )
2. 設(shè)定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)：系統(tǒng)會再去讀取 /etc/sysconfig/network，并將該檔案內(nèi)的資料，如 NETWORKING, FORWARD_IPV4, HOSTNAME, DOMAINNAME, GATEWARY, GATEWAYDEV 等等的設(shè)定讀入系統(tǒng)中。
3. 激活系統(tǒng)的置換空間（簡單的可以想成是虛擬內(nèi)存）： swapping
4. 檢查檔案系統(tǒng)：這個時候系統(tǒng)會去檢查一些可能會存在的目錄，例如 /fsckoptions 與 /forcfsck 及 /fastboot 等等的目錄，當(dāng)你的系統(tǒng)有不正常關(guān)機(jī)的現(xiàn)象時（例如忽然的斷電等等），那么 Linux 將會自動的強(qiáng)制去檢查 root 的檔案系統(tǒng) （ checking root filesystems ）。簡單的想一想，就好象是 Windows 系統(tǒng)下，當(dāng)你不正常關(guān)機(jī)時，在開機(jī)的過程中就會出現(xiàn)掃瞄硬盤的情況相同啦！
5. 周邊設(shè)定與系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù) ( /proc )：在 Linux 或者是 Unix 系統(tǒng)中，你會在根目錄中發(fā)現(xiàn)一個很希奇的扇區(qū)，那就是 /proc 啰！其實這個目錄是記錄在內(nèi)存當(dāng)中的，每次開機(jī)的時候就會被建置起來。他的主要功能是記錄主機(jī)的一些接口設(shè)備的最新資料狀況！例如網(wǎng)絡(luò)周邊啦、輸入輸出周邊啦等等的。沒事的話，不要到里面亂砍喔！會有問題
6. 設(shè)定 Plug and Play ( PNP )的一些參數(shù)資料；
7. 清除 /etc/mtab ；
8. mount root 及 /proc 檔案系統(tǒng) ：好了，將一些資料都設(shè)定好之后，當(dāng)然就是需要將資料寫下來啰！這個時候就會將 root 與 /proc 資料給他 mount 上檔案系統(tǒng)啦！
9. 決定是否使用模塊,
加載模塊
10. 檢查檔案系統(tǒng) ：與前面相同的，當(dāng)前面的 /fastboot 檢查的旗標(biāo)開啟之后，就會以 fsck 檢查你的
