Linux启动流程


1.加载内核

操作系统接管硬件以后,首先读入/boot 目录下的内核文件。

2.启动初始化进程

内核文件加载以后,就开始运行第一个程序/sbin/init,它的作用是初始化系统环境。

3.确定运行级别

许多程序需要开机启动。它们在Windows叫做”服务”(service),在Linux就叫做”守护进程”(daemon)。

init进程的一大任务,就是去运行这些开机启动的程序。但是,不同的场合需要启动不同的程序,比如用作服务器时,需要启动Apache,用作桌面就不需要。Linux允许为不同的场合,分配不同的开机启动程序,这就叫做”运行级别“(runlevel)。也就是说,启动时根据”运行级别”,确定要运行哪些程序。

Linux预置七种运行级别(0-6)。

  • 0是关机,

  • 1是单用户模式(也就是维护模式),

  • 6是重启。

  • 运行级别2-5,各个发行版不太一样,对于Debian来说,都是同样的多用户模式(也就是正常模式)。

init进程首先读取文件 /etc/inittab,它是运行级别的设置文件。第一行内容:

id:2:initdefault:

initdefault的值是2,表明系统启动时的运行级别为2。

每个运行级别在/etc目录下面,都有一个对应的子目录,指定要加载的程序。

/etc/rc0.d 
/etc/rc1.d
/etc/rc2.d
/etc/rc3.d
/etc/rc4.d
/etc/rc5.d
/etc/rc6.d
   "rc"表示run command(运行程序),"d"表示directory(目录)	。

/etc/rc2.d中指定的程序:

$ ls  /etc/rc2.d
README
S01motd
S13rpcbind
S14nfs-common
S16binfmt-support
S16rsyslog
S16sudo
S17apache2
S18acpid
... 

除了第一个文件README以外,其他文件名都是”字母S+两位数字+程序名”的形式。

  • 字母S表示Start,也就是启动的意思(启动脚本的运行参数为start),如果这个位置是字母K,就代表Kill(关闭),即如果从其他运行级别切换过来,需要关闭的程序(启动脚本的运行参数为stop)。

  • 后面的两位数字表示处理顺序,数字越小越早处理,所以第一个启动的程序是motd,然后是rpcbing、nfs……数字相同时,则按照程序名的字母顺序启动,所以rsyslog会先于sudo启动。

4.加载开机启动顺序

七种预设的”运行级别”各自有一个目录,存放需要开机启动的程序。如果多个”运行级别”需要启动同一个程序,那么这个程序的启动脚本,就会在每一个目录里都有一个拷贝。这样会造成管理上的困扰:如果要修改启动脚本,岂不是每个目录都要改一遍?

Linux的解决办法,就是七个 /etc/rcN.d 目录里列出的程序,都设为链接文件,指向另外一个目录 /etc/init.d ,真正的启动脚本都统一放在这个目录中。init进程逐一加载开机启动程序,其实就是运行这个目录里的启动脚本。

这样做的另一个好处,就是如果你要手动关闭或重启某个进程,直接到目录 /etc/init.d 中寻找启动脚本即可。

比如,我要重启Apache服务器,就运行下面的命令:

$ sudo /etc/init.d/apache2 restart

/etc/init.d 这个目录名最后一个字母d,是directory的意思,表示这是一个目录,用来与程序 /etc/init 区分。

5.用户登陆

用户的登录方式有三种:

  • 命令行登录

init进程调用getty程序(意为get teletype),让用户输入用户名和密码。输入完成后,再调用login程序,核对密码(Debian还会再多运行一个身份核对程序/etc/pam.d/login)。如果密码正确,就从文件 /etc/passwd 读取该用户指定的shell,然后启动这个shell。

  • ssh登录

系统调用sshd程序(Debian还会再运行/etc/pam.d/ssh ),取代getty和login,然后启动shell。

  • 图形界面登录

init进程调用显示管理器,Gnome图形界面对应的显示管理器为gdm(GNOME Display Manager),然后用户输入用户名和密码。如果密码正确,就读取/etc/gdm3/Xsession,启动用户的会话。

6.进入 login shell

Debian默认的shell是Bash,它会读入一系列的配置文件,不同的登陆方式加载不同的配置文件

  • 命令行登录:首先读入 /etc/profile,这是对所有用户都有效的配置;然后依次寻找下面三个文件,这是针对当前用户的配置。

      ~/.bash_profile
      ~/.bash_login
      ~/.profile  
    

*需要注意的是,这三个文件只要有一个存在,就不再读入后面的文件了。

  • ssh登录:与命令行登录完全相同。

  • 图形界面登录:只加载 /etc/profile 和 ~/.profile。~/.bash_profile 不管有没有,都不会运行。

7.打开 non-login shell

进入 login shell完成后,Linux的启动过程就算结束了。

用户进入操作系统以后,常常会再手动开启一个shell。这个shell就叫做 non-login shell,意思是它不同于登录时出现的那个shell,不读取 /etc/profile 和 ~/.profile 等配置文件。

non-login shell 是用户最常接触的shell,它会读入用户自己的bash配置文件 ~/.bashrc。大多数时候,我们对于bash的定制,都是写在这个文件里面的。

* 如果不启动 non-login shell , ~/.bashrc 照样会运行,文件 ~/.profile 中存在下面的代码

  if [ -n "$BASH_VERSION" ]; then
    if [ -f "$HOME/.bashrc" ]; then
      . "$HOME/.bashrc"
    fi
  fi

因此,只要运行~/.profile文件,~/.bashrc文件就会连带运行,但是如果存在~/.bash_profile文件,那么有可能不会运行~/.profile文件。解决办法是把下面代码写入 ~/.bash_profile,让 ~/.profile 始终能够运行。

  if [ -f ~/.profile ]; then
    . ~/.profile
  fi