用户登录过程剖析-开机到控制台(console)

Linux在PC机引导过程

Linux从开机到控制台登录出现过程如下图。

• 开机／重置后，系统自检，BIOS到CMOS找引导设备（光驱，硬盘，USB设备等）。
• PC机一般使用硬盘作为引导设备，BIOS将硬盘的第一个扇区（512字节）调入内存，MBR剖析图如下

• GRUB STAGE1加载完成后，STAGE1加载GRUB STAGE1.5，可以识别文件系统，读取/boot/grub/menu.lst文件。加载内核，和initrd文件，GRUB STAGE2 完成。
• 现在linux kernel获得系统的控制权，由于在系统引导时候，可要使用一部分设备的驱动如，网卡，SCSI设备，RAID，LVM，或者rootfs 是在网络文件系统（NFS），USB设备等原因。为了提高系统引导过程的灵活性。引入了临时根文件系统，即initrd或者initramfs，前者是一 个文件系统（ext2,cramfs）,后者是initramfs。后者有比前者有很多的灵活性，详细稳定请参考 Documentation/filesystems/ramfs-rootfs-initramfs.txt。
• 如果有initrd存在，kernel会加载initrd或者initramfs,进行系统硬件初始化等工作，然后mount真的根文 件系统，在改变临时的根文件到真的文件系统，然后运行/sbin/init进程。initrd和initramfs实现方法不同，请参考相关文档。以上过 程由/linuxrc（initrd），/init（initramfs）实现。
• 如果没有initrd，内核安装根文件系统，运行/sbin/init进程。init的配置文件是/etc/inittab，init 进程是用户空间（user space）的第一个进程（PID=1），所有其他应用程序都是它的子进程。init完成硬件配置，网络等初始化，启动对应运行级别的应用，运行 getty启动终端等待用户登录。依照时间顺序起过程如下。
  • 系统配置（硬件参数配置，时钟，文件系统检测，设置主机名等），初始化。Debian, si::sysinit:/etc/init.d/rcS，这条语句表示，系统初始化时候运行脚本/etc/init.d/rcS,脚本的内容是按数字顺 序（如相同按字母升序）运行/etc/rcS.d/下面的脚本，K字母开头的是/etc/rcS.d/Knum_something stop，S字母开头是/etc/rcS.d/Snum_something start。类RedHat的系统是si:S:sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit。
  • 启动缺省的运行级别，起启动过程如上所述，Debian：　l3:3:wait:/etc/init.d/rc 3，RedHat: l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3。
  • 启动getty，打开虚拟终端等待用户登录。Debian：　1:2345:respawn:/sbin/getty 38400 tty1，RedHat：c1:12345:respawn:/sbin/agetty 38400 tty1。

说明：系统配置（sysinit）初始化在init　-b 时不运行。 init的运行级别一般为（0-6），0：关机，1（S）：单用户；6：重启。其他为多用户环境。图行界面的登录由相应运行级别的脚本启动实现如/etc /rc3.d/gdm等。除以上任务，init还有设置ctrl-alt-del的响应，电源响应等。详细过程请参考man inittab,init,getty,login。

到此，linux的启动过程结束，用户可以在虚拟终端（virtual console），显示管理器（Display Manager）登录。应用的运行级别配置工具：类RedHat:chkconfig 例子：列出服务的运行级别 chkconfig --list name，增加服务 chkconfig --add name， 删除服务 chkconfig --del name 指定运行级别启动或者关闭 chkconfig --level level_number name on|off|rest, Debian：update-rc.d：例子： update-rc.d apache2 start 25 3 . stop 09 0 1 6 .（设置apache2在运行级别3启动顺序是25，在运行级别0，1，6停止，顺序是09）　；update-rc.d -f apache2 remove（删除apache2的系统启动）；　update-rc.d apache2 defaults（设置apache2在运行级别2345启动，016关闭）。

系统恢复