Linux初始化系統V的Init過程(轉)

ba發表於2007-08-11
Linux初始化系統V的Init過程(轉)[@more@]開機不是隻要按一下電源鈕而關機只要關掉電源鈕就可以了嗎?有何大學問?話是這樣沒錯啦,但是由於 Linux 是一套多人多工的作業系統,你難保你在關機時沒有人線上上,如果你關機的時候碰巧一大群人線上上工作,那會讓當時線上上工作的人馬上斷線的!那不是害死人了!一些資料可以無價之寶哩!另外,與 DOS 環境不同的是, Linux 在執行的時候,雖然你在畫面上只會看到黑壓壓的一片,完全沒有任何畫面,但其實他是有很多的程式在背景底下執行的,例如郵件程式、瀏覽器主機程式等,你如果隨便關機的話,是很容易傷害硬碟及資料傳輸的動作的!所以在 Linux 下關機可是一門大學問喔

既然開機是很嚴肅的一件事,呵呵,那我們來了解一下整個開機的過程吧!好讓大家比較容易發現開機過程裡面發生錯誤的地方,與解決之道!不過,由於開機的過程中,那個 Boot Loader 使用的軟體可能不一樣,例如 Mandrake 9.0 已經同時提供 Lilo 與 Grub 這兩個開機管理程式,雖然 lilo 與 grub 的啟用過程或許有點不太相同,但是他的原理則都是一樣的哩!這裡我們先介紹較老牌的 Lilo 囉! Lilo 是什麼?!簡單的說,他是 LInux LOader 的縮寫,就是 Linux 開機時候載入的咚咚就對了!這東西可是控制了你的多重開機的命脈!底下的篇幅會再分別介紹這兩套開機管理程式!底下先開始來談談 Linux 是如何開機的呢?基本的流程為:

1. 載入 BIOS 的硬體資訊;

2. 讀取 MBR 的 Kernel Loader (亦即是 lilo, grub, spfdisk 等等)開機資訊;

3. 載入 Kernel 的作業系統核心資訊;

4. Kernel 執行 init 程式並取得 run-level 資訊;

5. init 執行 /etc/rc.d/rc.sysinit 檔案;

6. 啟用核心的外掛式模組 (/etc/modules.conf);

7. init 執行 run-level 的各個批次檔( Scripts );

8. init 執行 /etc/rc.d/rc.local 檔案;

9. 執行 /bin/login 程式;

10. 登入之後開始以 Shell 控管主機。

大概的流程就是上面寫的那個樣子啦,而每一個程式的內容主要是在幹嘛呢?底下就分別來談一談吧!

· 尋找 BIOS 載入硬體資訊:

稍微有 PC 硬體經驗的人們大概都知道 BIOS ( Basic Input/Output Setup ) 的作用!他是第一個被載入計算機的資料!你主機的 CPU 資料、開機順序、硬碟大小、晶片組工作狀態、PnP 的開啟與否、記憶體的時脈等等等...這都記錄在 BIOS 當中!所以啦,開機之後,系統會先去找這個東西;

· 可開機硬碟的 MBR 讀取 Kernel loader:

再來呢?呵呵!當然就是硬碟的開機資料囉!由於個人計算機的系統在讀完 BIOS 之後,會先去讀取第一個開機硬碟的第一個扇區(就是 master boot record, MBR 囉!),還記得這個 MBR 嗎?嗄!忘記了?趕緊回到第二篇好好的再複習一遍ㄋㄟ?。而這個扇區主要就是在記錄開機的資訊!還記得上面提到的 Lilo 及 grub 吧?他的紀錄就是在這裡囉!所以囉,這個時候 Lilo 紀錄的資訊就會被讀出來,系統並依 Lilo 的資訊去不同的系統開機,這也就是多重開機設定的地方啦。

好了,先再來回憶一下,如果你是以 grub 程式開機的話,那麼在開機的時候會顯示什麼資料呢?呵呵!會顯示蠻多的開機選單,沒錯?就是『選單』,然後選擇了你的選擇專案之後,系統就會跑到該扇區去讀取該作業系統的核心囉!呵呵!所以一個好的 boot loader 會具有兩個功能,就是:

o 選單功能 ( menu )

o 指向功能 ( pointer )

那麼為何要有 loader 呢?我想,我們得先來探討一下這個話題才行!要探討之前先來了解一下,曉不曉得 Windows 與 Linux 的檔案格式一不一樣?!呵呵!當然不一樣對不對,好了,那麼再來說一說,請問,你的計算機怎麼知道你的硬碟的資料是什麼系統?哈哈!那就是 loader 的主要功能囉!在你能使用系統之前,一定需要載入核心對吧!?但是怎樣讓你的硬體認識核心呢?那就是 kernel loader 的主要功能了!所以這裡需要提出的是, Linux 的 loader ( lilo 或 grub ) 是可以認識 windows 的核心檔案的,但是 Windows 的 loader 卻不認識 Linux 的核心檔案,因此,作為一個多重開機的設定 loader ,就無法使用 Windows 所提供的 loader 囉!由於需要讓系統認識你的 kernel ,因此,就需要 kernel loader 啦!這樣想就對啦!

· 載入核心( Kernel ):

好了,等我們在 grub 的選單中選擇了 Linux 這個系統,然後主機跑到 Linux 所在的硬碟之下,就開始將他的核心載入囉。在 Linux 的系統下,通常開機的核心都擺在 /boot 底下,因此,這個時候的 boot loader 就會到 /boot 去尋找相關的核心。我們的 kernel 名稱通常就是 /boot/vmlinuz-xxxx 的格式,目前 Mandrake 9.0 的核心版本為 2.4.19,而 Mandrake 自行釋出的版本為 2.4.19-16mdk ,所以,使用 uname –r 會出現 2.4.19-16mdk 呦!然後 MDK 9.0 預設核心檔案就是: /boot/vmlinuz-2.4.19-16mdk 這一個!好了,載入這個檔案再往下繼續吧!

· 核心執行 init 並由 /etc/inittab 取得系統登入狀態:

核心載入之後,由核心執行的第一個程式就是 /sbin/init 囉!而這個程式第一個目標當然就是確定主機是要以怎樣的情況登入!這個時候就必須要以 /sbin/init 來載入 /etc/inittab 的資訊啦!而 Linux 共有幾種登入模式呢?嗯!這裡似乎有需要說明一下 Linux 有哪些登入的狀態!如果你進入 Linux 的 /etc/inittab 檔案的話( 可以使用 vi 啦 ),你應該會看到如下的資訊:

[root @test /root]# vi /etc/inittab #  0 - halt (Do NOT set initdefault to this) 關機 #  1 - Single user mode 單人使用(系統有問題時候的登入狀況) #  2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking) 多人但無網路 #  3 - Full multiuser mode 文字介面登入的多人系統 #  4 - unused 系統保留 #  5 - X11  X-Windows 圖形介面登入的多人系統 #  6 - reboot (Do NOT set initdefault to this) 重新開機 # id:3:initdefault:

上面顯示的就是目前可以登入的狀態了(就是 run-level 啦!),共有 0?6 的登入狀態,其中,我們比較常使用的是 3 與 5 , 因為我們需要 Linux 是多人多工的情況,而較常登入的狀態就是文字與圖形介面啦!所以這裡需要設定成 3 或者是 5 ,千萬不要設定成 0 或者是 6 喔!不然系統會一直直接重新開機或者是直接關機....預設的系統登入在上面這個表格的最底下一行紀錄著!就是『id:3:initdefault 』那一行!注意喔!因為 VBird 預設是以文字介面來登入,所以才會是 3 ,如果你要改成圖形介面登入的話(請確定你的 X-windows 沒有問題),那麼就將 /etc/inittab 裡面的上面那一行,將 3 改成 5 即可囉!

那麼什麼是『單人維護模式 ( run-level 為 1 )』?如果你有玩過 Windows 的話,那麼你在開機的時候如果按下 F8 時,不是會出現一些什麼『安全模式』啦、『正常開機』啦或『 MS-DOS 模式』等等的進入 Windows 的狀態嗎?尤其是當你不正常關機的時候, Windows 預設就會以『安全模式』來啟用 Windows 囉!Windows 的『安全模式』幾乎不載入一些複雜的模組,讓你的 Windows 一定可以開機成功!那麼 Linux 的維護模式狀態即是使用單人模式( 就是 run_level 為 1 啦!)所以說, Linux 的登入情況是如何呢?呵呵!沒錯,就是在這裡載入的啦!

· init 的第一個執行內容 /etc/rc.d/rc.sysinit :

確定了登入狀態之後,再來當然就是需要將主機的資訊給他讀進去 Linux 系統囉!而 Linux 系統的第一個資料內容就是 /etc/rc.d/sysinit 這個檔案啦!如果你有空進入這個檔案去看看的話,會發現這個檔案的內容包括了==>設定預設路徑( PATH )、設定主機名稱、執行 /etc/sysconfig/network 所記錄的網路資訊、掛載 /proc 這個儲存在記憶體當中的主機基本訊息、以及其它幾個 Linux 作業系統最基本的幾個資訊!大抵來說,他的基本工作是:

1. 設定預設路徑:( PATH )

2. 設定網路狀態:系統會再去讀取 /etc/sysconfig/network,並將該檔案內的資料,如 NETWORKING, FORWARD_IPV4, HOSTNAME, DOMAINNAME, GATEWARY, GATEWAYDEV 等等的設定讀入系統中。

3. 啟用系統的置換空間(簡單的可以想成是虛擬記憶體): swapping

4. 檢查檔案系統:這個時候系統會去檢查一些可能會存在的目錄,例如 /fsckoptions 與 /forcfsck 及 /fastboot 等等的目錄,當你的系統有不正常關機的現象時(例如突然的斷電等等),那麼 Linux 將會自動的強制去檢查 root 的檔案系統 ( checking root filesystems )。簡單的想一想,就好象是 Windows 系統下,當你不正常關機時,在開機的過程中就會出現掃瞄硬碟的情況相同啦!

5. 周邊設定與系統設定的引數 ( /proc ):在 Linux 或者是 Unix 系統中,你會在根目錄中發現一個很奇怪的扇區,那就是 /proc 囉!其實這個目錄是記錄在記憶體當中的,每次開機的時候就會被建置起來。他的主要功能是記錄主機的一些介面裝置的最新資料狀況!例如網路周邊啦、輸入輸出周邊啦等等的。沒事的話,不要到裡面亂砍喔!會有問題

6. 設定 Plug and Play ( PNP )的一些引數資料;

7. 清除 /etc/mtab ;

8. mount root 及 /proc 檔案系統 :好了,將一些資料都設定好之後,當然就是需要將資料寫下來囉!這個時候就會將 root 與 /proc 資料給他 mount 上檔案系統啦!

9. 決定是否使用模組, 載入模組

10. 檢查檔案系統 :與前面相同的,當前面的 /fastboot 檢查的旗標開啟之後,就會以 fsck 檢查你的其它扇區囉! ( 使用 fsck )

11. 掛上其它檔案系統

12. 設定 console 字型

13. 開啟 quota

14. 清除不必要的檔案, 如 lock, pid

15. 設定 clock

16. serial port 初始化

17. 將開機訊息經由 dmesg 放入 /var/log/dmesg 中

如此一來,在 /etc/rc.d/rc.sysinit 就已經將基本的系統設定資料都寫好了,也將系統的資料設定完整!而如果你想要知道到底開機的過程中發生了什麼事情呢?那麼就使用第十六章學會的 dmesg 就可以知道囉

· 啟用核心的外掛式模組 (/etc/modules.conf):

由於我們的核心越來越聰明,所以呢,我們可以選擇使用模組的型態 ( 這個在後面也會繼續說明 ) 來進行驅動程式的載入!那麼如果系統原本找不到的模組 ( 例如早期的 via-rhine 晶片組 ) 就可以在這個檔案裡面 /etc/modules.conf 寫入呢!

· init 執行 run-level 的各個 scripts :

由於不同的 run-level 所需要載入的模組並不相同,所以系統早就為不同的 run-level 設定了一些批次檔( scripts )來做這件事囉!而 run-level 早就在前面的時候以 /etc/inittab 當中取得囉!好了,如果你知道如何進入到 /etc/rc.d 的目錄中的話,那麼你將會看到該目錄下應該有八個目錄跟三個檔案,目錄 rc0.d ~ rc6.d 分別代表了各個 run-level 的 scripts !而在這些目錄中的檔案都是以 S 及 K ( 大寫 ) 為開頭的檔案,並接兩位數的數字與該服務的名稱所組合而成的!如下所示為 Mandrake 9.0 的 /etc/rc.d/rc3.d 的內容:
QUOTE:

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