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Linux开机启动过程详细分析

来源:http://www.dnamique.com 作者:计算机网络 人气:137 发布时间:2019-10-07
摘要:由于操作系统正在变得越来越复杂,所以开机引导和关机下电的过程也越来越智能化。从简单的DOS系统转移到WindowsNT系统,人们已经亲身感受到了这些变化——这已不仅仅是核心操作系

由于操作系统正在变得越来越复杂,所以开机引导和关机下电的过程也越来越智能化。从简单的DOS系统转移到Windows NT系统,人们已经亲身感受到了这些变化——这已不仅仅是核心操作系统的启动引导和关闭了,还包括必须要同时启动或者关闭相当数量的服务项目。类似于Windows NT,Linux系统启动过程需要打开的服务项目也是数量极大的。

这里,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,S55named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。

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