linux系統啟動流程詳解

一、 為什么要研究linux系統啟動：

    或許有人會說，等它開機就好了，為什么還要研究它開機流程呢，其實如果服務器運行很好又沒有人為的誤操作等，或許不用研究，但是為了能在系統出問題后第一時間的修復它，又或者你忘記了root密碼等情況時就非常有必要研究一下linux的開機流程了，因為只有知道了它是如何運作的，才能讓它更好的服務與人類，廢話不多說，正文開始

二、系統啟動流程：

    不同的版本的linux系統開機可能不同，但是總的來說，大同小異，下面就以centos6.8的系統為例，介紹linux的開機過程。

post加電自檢—> MBR引導–> GRUB引導—>加載內核—>啟動init—>各種初始化腳本運行—>執行/bin/login —>開機過程結束

1.   加電自檢：  

    加電自檢post（power on system test）：加電自檢主要是檢查各硬件是否存在并能正常運行，包括cpu，內存，硬盤，cpu風扇，有的甚至包括鍵盤鼠標的外設的檢測，這一段名叫BIOS的程序是存放在CMOS的硬件芯片上面，加電就是給CMOS 加電，由于CMOS是rom芯片，所以還有一個單獨的ram芯片用來存放它的配置信息，這就是主板為什么要放一塊電池的原因了。

2.   選擇啟動順序加載MBR（master boot recoder）啟用bootloader程序加載內核:

    經過一系列的硬件檢測完畢后，并順利通過后，就要加載MBR了，MBR存放在第一個可啟動硬盤的第一個分區內，大小為512byte，這512個字節當中前446byte就是bootloader，以及隨后的64字節的分區表，2byte分區結束標志,第一部分的bootloader部分就是主引導記錄的第一部分，因為引導程序功能較為強大并且會有驅動文件，是446byte字節能存放，后續將介紹它的其它部分。第一部分的bootloader程序會調用512個字節之后的一部分扇區中的數據，這些數據包括/boot分區的驅動，因為軟件和硬件的連接必須通過驅動的翻譯，此時通過/boot分區的驅動，加載好了/boot,該分區中包含了grub程序的第二部分，和內核鏡像文件，還有就是initramfs文件，如果此時加載  / 分區的話，因為 / 分區不一定和 /boot 分區是同一種文件系統，不同的文件系統需要的文件系統的驅動是不同的，所以grub會將initram文件加載至內存當中解壓，并且此時要加載內核文件，解壓后會在該文件系統形成一個類似于 / 的文件系統 在此時的 “/” 中的lib中有系統真正的 / 的各種文件系統驅動，此時就可以加載根文件系統了

3.   啟動init以及各種啟動腳本：

    加載好根文件系統就要啟動用戶的第一個執行程序/sbin/init*, 其中包括/etc/inittab ,/etc/init/*.conf（在centos5中是直接一個/inittab文件，順序執行，速度較慢，到了6時許多被依賴的程序服務等先執行，并且沒有依賴關系的也同時執行，到了7時配置文件變成了/usr/lib/systemd/* 此時系統的啟動就已經非?？炝耍S多服務都可以同時啟動，即使是被依賴的也可以并行啟動，加快了開機速度）

  init文件主要定義了下面的幾項：

（1） 開機啟動級別選擇0-6共七個：

            0：關閉所有服務關機

            1： 維護模式的單用戶模式

            2： 維護模式的多用戶模式

            3：正常級別，多用戶模式

            4：未定義

            5：正常級別，帶有圖形化的多用戶模式

            6：關閉所有服務重啟

            注：可以使用runlevel，或者who -r 命令檢查當前系統的運行級別

（2）   使用/etc/rc.d/rc.sysinit 進行系統初始化

            a)     根據配置文件進行設置主機名

            b)     打印文本歡迎信息

            c)     激活Selinux和udev

            d)     掛載所有定義在/etc/fstab文件的文件系統

            e)     激活swap分區

            f)      檢測根文件系統并實現以讀寫掛載根

            g)    設置系統時鐘

            h)    根據/etc/sysctl.conf文件設定內核參數

            i)      激活LVM和RAID設備

            j)     加載額外的設備驅動

            k)    清理操作

（3）   執行選擇了開機啟動的級別下相應的腳本/etc/rc.d/rc#.d

    /etc/rc.d/rc#.d/ 該目錄的執行需要根據/etc/init/rc 文件選擇是否啟動什么服務，在rc文件當中執行一個for循環先執行K*的文件的服務進行stop，S開頭的服務啟動在相應的啟動級別下面都是許多個軟鏈接文件，這些文件指向/etc/rc.d/下面的服務腳本，并且這些軟鏈接文件分別是以S開頭和K開頭的文件，S表示在該運行級別要啟動的服務，K開頭的表示該級別不需要啟動的服務，有人會說，在開機是該服務就沒有啟動，為什么還要停一次呢？本來服務就沒有啟動，停它干啥？確實是這樣，但是你有沒有想過，假如在運行級別3已經開啟了該服務，但是你想要切換至運行級別5，而5的級別恰巧不需要啟動該服務怎么辦？當然應該停掉了！所以，在rc腳本中for循環里使用了判斷如果在/var/lock/subsys/下面有該服務時，循環執行continue，跳過啟動語句執行下一次循環，知道循環結束，/var/lock/subsys/目錄中只要啟動一個服務在這個鎖文件目錄中就會產生一個文件。這樣通過執行/etc/init/init#.d/ 下面的所有服務腳本，就可以啟動所有系統的腳本了。

    如果自己想定義一個腳本想要像是系統服務那樣啟動怎樣做？

在/etc/init/init.d/下面有大量的服務腳本，可以參考，要想系統定義的腳本那樣包括#!/bin/bash 這一行的shell定義，chkconfig定義，以及描述相關的description：將寫好的腳本放在該目錄下面使用chkconfig –{add|del} 腳本名字添加或者刪除腳本。

附：服務腳本頭部示例：

[root@cnode6_8 init.d]# head -n 12 nfs
#!/bin/sh
#
# nfs           This shell script takes care of starting and stopping
#               the NFS services.
#
# chkconfig: - 30 60
# description: NFS is a popular protocol for file sharing across networks.
#              This service provides NFS server functionality, which is \
#              configured via the /etc/exports file.
# probe: true
# config: /etc/sysconfig/nfs

當然在也/etc/rc.local 或者/etc/rc.d/rc.local兩個文件中定義自己的腳本執行路徑，只不過在該文件中定義的文件執行優先級為最低的，要等到所有的系統服務腳本執行完，才能執行

（4）   配置ctrl+alt+del鍵的功能，建議關閉此功能防止誤操作重啟服務器。

該配置在centos5中就直接在/etc/inittab中，到了6之后可以通過/etc/inittab文件的注釋看到該配置已經轉移到了/etc/init/control-alt-delete.conf當中將該行注釋掉即可

（5）   配置不斷電系統pf，pr兩種機制

這兩種機制是為了保護系統，在系統突然斷電時，保證系統能正常關機，但是有可能是因為電源不穩定而突然斷電，然后再很短的時間內電源再次有了電，此時就應該取消關機，默認是在2min之后關機，但是在2min之內有電后會取消關機

（6）   啟動mingetty 6個終端

在6個終端中因為有前面定義respawn關鍵字，所以這6個終端變成了打不死的小強，當你用kill將它們其中一個殺死后，系統會換一個進程號重新啟動它

（7）   如果選擇5級別，則會啟動 /etc/X11/prefdm -nodaemon啟動圖形化界面

至此系統已經能正常進入啟動狀態啦！