Linux 开机流程分析
2024-07-21 02:36:07
供稿：网友
开机流程分析
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，假如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，你假如随便关机的话，是很轻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
既然开机是很严厉的一件事，呵呵，那我们来了解一下整个开机的过程吧！好让大家比较轻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 这两个开机治理程序，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治理程序！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，先再往返忆一下，假如你是以 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熟悉核心呢？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 ) 是可以熟悉 windows 的核心档案的，但是 Windows 的 loader 却不熟悉 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！由于需要让系统熟悉你的 kernel ，因此，就需要 kernel loader 啦！这样想就对啦！
这一部份的信息我们在后续的章节会再提及！
· 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！假如你进入 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:
·
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！注重喔！因为 VBird 预设是以文字界面来登入，所以才会是 3 ，假如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 )』？假如你有玩过 Windows 的话，那么你在开机的时候假如按下 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！假如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（例如忽然的断电等等），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希奇的扇区，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
