linux 的啓動流程分析

 說起linux的啓動流程，讓我想起一個成語：牽一髮而動全身，隨着你按下開關的那一刻，屏幕上雖然黑乎乎的沒有什麼界面，但背後卻引來了猶如千軍萬馬的程序。呵呵，這就叫不看不知道，一看嚇一跳，下面的兩幅圖我感覺很好，借來用一用，讓大傢俱體瞭解一下，你那一個簡單的動作所引發的“血案”

圖一：

 

圖2：

下面我們一起具體的把每一步分析一下：

第一階段：硬件引發啓動：

     1、 POST（power on system test） 加電自檢

   主板通電後，通過固化在主板上的芯片（BIOS）自檢,而BIOS的設置信息保存在 COMS（互補金屬氧化物   是記錄各種硬件參數且嵌入到主板上面）中，檢查計算機啓動需要用到的最基本的硬件（cpu，memory，磁盤，鼠標，鍵盤等），同時也查找啓動磁盤，找到啓動磁盤的第一個扇區，boot squence（找到MBR）。

     2、MBR：Master Boot Record，即主引導記錄

     共有512個字節，前446個字節記錄的是bootloader，grub的安裝程序就在bootloader。

     bootloader是引導裝載程序，使用的軟件主要有：LILO,grub。現在主流是grub。我們這裏只說grub ，grub出場 ，進入下一階段。

第二個階段：grub啓動引導

      grub分爲兩個階段來執行：

    stage1：執行boot loader主程序

            被安裝在啓動區，即MBR的前446個字節，作用是啓動stage2.

    stage2：主程序加載配置文件

            是grub的核心映像，加載所有的配置文件與相關的環境參數文件（包括文件系統的定義域主要的配置文件 menu.lst）

    配置文件在/boot/grub/

[root@localhost grub]# ls -l /boot/grub
total 233
-rw-r--r-- 1 root root     63 May 29 18:55 device.map
-rw-r--r-- 1 root root   7584 May 29 18:55 e2fs_stage1_5
-rw-r--r-- 1 root root   7456 May 29 18:55 fat_stage1_5
-rw-r--r-- 1 root root   6720 May 29 18:55 ffs_stage1_5
-rw------- 1 root root   1003 Jun 11 03:08 grub.conf
-rw-r--r-- 1 root root   6720 May 29 18:55 iso9660_stage1_5
-rw-r--r-- 1 root root   8192 May 29 18:55 jfs_stage1_5
lrwxrwxrwx 1 root root     11 May 29 18:55 menu.lst -> ./gr
ub.conf
-rw-r--r-- 1 root root   6880 May 29 18:55 minix_stage1_5
-rw-r--r-- 1 root root   9248 May 29 18:55 reiserfs_stage1_5
-rw-r--r-- 1 root root  32428 Jan  5  2007 splash.xpm.gz
-rw-r--r-- 1 root root    512 May 29 18:55 stage1
-rw-r--r-- 1 root root 104988 May 29 18:55 stage2
-rw-r--r-- 1 root root   7072 May 29 18:55 ufs2_stage1_5
-rw-r--r-- 1 root root   6272 May 29 18:55 vstafs_stage1_5
-rw-r--r-- 1 root root   8904 May 29 18:55 xfs_stage1_5

我們來看一下menu.lst 

default=0                 #默認啓動選項 使用第一個啓動菜單（title）
timeout=5                  #默認時間
splashp_w_picpath=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz  背景圖片
hiddenmenu                 隱藏啓動菜單

title Red Hat Enterprise Linux Server (2.6.18-308.el5)
        root (hd0,0)      #內核文件的分區
        kernel /vmlinuz-2.6.18-308.el5 ro root=/dev/vol0/root rhgb quiet 內核
        initrd /initrd-2.6.18-308.el5.img #RAM DISK的文件名
title Install Red Hat Enterprise Linux 5
        root (hd0,0)
        kernel /vmlinuz-5 ks=http://172.16.0.1/workstation.cfg ksdevice=eth0 noipv6
        initrd /initrd-5
        password --md5 $1$FSUEU/$uhUUc8USBK5QAXc.BfW4m.

   grub加載要啓動的內核到內存，並展開。找到內核了，進入下一個階段 

---

  第三階段：內核引導階段  

   1、內核初始化

kernel 啓動時完成的任務 ：

 

          硬件探測

          硬件驅動初始化 （initrd :RAMDISK）

 掛載根文件系統（根切換initrd-->rootfs）

 啓動init進程

 

 內核在/boot 目錄下

[root@localhost boot]# ls -l
total 26074
-rw-r--r-- 1 root root    70121 Jan 28 06:35 config-2.6.18-308.el5
drwxr-xr-x 2 root root     1024 Jun 21 11:13 grub
-rw------- 1 root root  3493005 May 29 18:40 initrd-2.6.18-308.el5.img
-rw-r--r-- 1 root root 11406054 May 13 20:00 initrd-5
drwx------ 2 root root    12288 May 29 18:21 lost+found
-rw-r--r-- 1 root root   115211 Jan 28 06:35 symvers-2.6.18-308.el5.gz
lrwxrwxrwx 1 root root       39 Jun 11 03:08 System.map -> /boot/System.map-2.6.28.10-zhanghui.com
-rw-r--r-- 1 root root   990113 Jan 28 06:35 System.map-2.6.18-308.el5
-rw-r--r-- 1 root root  1901940 Jan 28 06:35 vmlinuz-2.6.18-308.el5
-rw-r--r-- 1 root root  1901940 May 13 20:00 vmlinuz-5

    內核自己初始化，裝載基本的硬件驅動，把內核的基本功能初始化。

2、引導initrd解壓載入，

initrd其實就是一個小型的linux系統它的作用是將在lvm或raid上根文件系統進行只讀性掛載。讓內核識別根文件系統所在的磁盤。啓動真正的根文件系統的/sbin/init進程

第四個階段：init初始

     1、/sbin/init 的配置文件是/etc/inittab 

 根據/etc/inittab 的設置啓動終端或圖形界面

id:3:initdefault:   默認啓動級別
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit  進行系統初始化

l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0   關機
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1   #單用戶模式
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3    #多用戶模式
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4    #保留
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5    #圖形界面
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6    #重啓

ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"

pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"

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

x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

 

2、/etc/rc.d/rc.sysinit :設置整個系統的環境 

實現的功能有 ：

        n 激活udev和selinux；

        n 通過讀取/etc/sysctl.conf設置內核參數 

      n 設置系統時間 

      n 加載鍵盤映射 

       n 啓用swap分區 

      n 設置主機名 

      n 檢查根文件系統，並以讀寫方式重新掛載根文件系統 

       n 激活LVM和RAID設備 

       n 啓動磁盤限額 

      n 掛載其他文件系統 

        n 清理過期文件鎖和PID文件 

/etc/rc.d/rc.sysinit這個腳本運行完畢，繼續按照/etc/inittab中繼續開啓對應運行級別中的服務，這些服務有inittab中：

 

級別不同，只是啓動的服務不同 ，

3、/etc/rc.d/rc#.d  決定對應級別下 啓動不同的腳本 即不同的服務 

[root@localhost ~]# ls -l /etc/rc.d/
total 112
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jun 14 11:56 init.d
-rwxr-xr-x 1 root root  2255 Dec 20  2011 rc
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jun 14 11:58 rc0.d
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jun 14 11:58 rc1.d
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jun 14 11:58 rc2.d
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jun 14 11:58 rc3.d
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jun 14 11:58 rc4.d
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jun 14 11:58 rc5.d
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Jun 14 11:58 rc6.d
-rwxr-xr-x 1 root root   220 Dec 20  2011 rc.local
-rwxr-xr-x 1 root root 26815 Dec 20  2011 rc.sysinit

 

對應的rc0~6目錄中是各需要開啓服務的鏈接文件，S開頭表示開啓，K開　頭表示關閉。

[root@localhost ~]# ls /etc/rc.d/rc1.d
K01dnsmasq         K05conman     K24irda        K73ypbind     K85mdmpd        K88auditd          K89rdisc            S13cpuspeed
K01smartd          K05saslauthd  K25sshd        K74acpid      K85messagebus   K88pcscd           K90bluetooth        S26lvm2-monitor
K02avahi-daemon    K05wdaemon    K30sendmail    K74apmd       K85rpcgssd      K88syslog          K90network          S99single
K02avahi-dnsconfd  K10cups       K35vncserver   K74haldaemon  K85rpcidmapd    K88wpa_supplicant  K92ip6tables
K02NetworkManager  K10hplip      K35winbind     K74ipmi       K86nfslock      K89dund            K92iptables
K02rhsmcertd       K10psacct     K44rawdevices  K74named      K87irqbalance   K89hidd            K95firstboot
K03rhnsd           K10xfs        K50netconsole  K74nscd       K87mcstrans     K89iscsi           K95kudzu
K03yum-updatesd    K15gpm        K60crond       K74ntpd       K87multipathd   K89iscsid          K99microcode_ctl
K05anacron         K15svnserve   K69rpcsvcgssd  K75netfs      K87portmap      K89netplugd        K99readahead_early
K05atd             K20nfs        K72autofs      K85mdmonitor  K87restorecond  K89pand            K99readahead_later

 

4、/sbin/mingetty 用戶名+密碼  決定哪些用戶可以登錄，哪些不可以。

   /etc/login  登陸界面   

   與三個文件有關 

   /etc/password /etc/shadow /etc/gshadow  

  用戶登錄後，執行對應的 shell

第五個階段：啓動完成

     下面 就可以進行自己的工作了 ，暴風雨平靜了。

最後總結一下，我們用到的目錄和腳本；

配置文件 ：
 /etc/inittab
 /boot/grub/grub.conf
 腳本 ：
   /etc/rc.d/rc.sysinit
二進制程序 ：
 /sbin/init
  /bin/bash
        /bin/sh -->/bin/bash
目錄
 /boot
 /grub

由於能力有限，時間有限，寫出來的東西也就更有限，先到此結束，路過的大蝦有什麼意見或建議請直接留言，我會及時改進。