Linux 开机流程分析

开机流程分析开机不是只要按一下电源钮而关机只要关掉电源钮就可以了 吗?有何大学问?话是这样没错啦,但是由于 Linux 是一套多人多任务的操作系统,你难保你在关机时没有人在在线,如果你关机的时候碰巧一大群人在在线工作,那会让当时在在线工作的人马上断线的!那不是害死 人了!一些数据可以无价之宝哩!另外,与 DOS 环境不同的是, Linux 在执行的时候,虽然你在画面上只会看到黑压压的一片,完全没有任何画面,但其实他是有很多的程序在背景底下执行的,例如邮件程序、浏览器主机程序等,你如 果随便关机的话,是很容易伤害硬盘及数据传输的动作的!所以在 Linux 下关机可是一门大学问喔  .既然开机是很严肃的一件事,呵呵,那我们来了解一下整个开机的过程吧!好让大家比较容易发现开机过程里面发生错误的地方,与解决之道!不过,由于开机 的过程中,那个 Boot Loader 使用的软件可能不一样,例如 Mandrake 9.0 已经同时提供 Lilo 与 Grub 这两个开机管理程序,虽然 lilo 与 grub 的启动过程或许有点不太相同,但是他的原理则都是一样的哩!这里我们先介绍较老牌的 Lilo 啰! Lilo 是什么?!简单的说,他是 LInux LOader 的缩写,就是 Linux 开机时候载入的咚咚就对了!这东西可是控制了你的多重开机的命脉!底下的篇幅会再分别介绍这两套开机管理程序!底下先开始来谈谈 Linux 是如何开机的呢?基本的流程为: 加载 BIOS 的硬件信息;

    读取 MBR 的 Kernel Loader (亦即是 lilo, grub, spfdisk 等等)开机信息; 加载 Kernel 的操作系统核心信息; Kernel 执行 init 程序并取得 run-level 信息; init 执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 档案; 启动核心的外挂式模块 (/etc/modules.conf); init 执行 run-level 的各个批次档( Scripts ); init 执行 /etc/rc.d/rc.local 档案; 执行 /bin/login 程序; 登入之后开始以 Shell 控管主机。

大概的流程就是上面写的那个样子啦,而每一个程序的内容主要是在干嘛呢?底下就分别来谈一谈吧! 寻找 BIOS 加载硬件信息: 稍微有 PC 硬件经验的人们大概都知道 BIOS ( Basic Input/Output Setup ) 的作用!他是第一个被加载计算机的数据!你主机的 CPU 数据、开机顺序、硬盘大小、芯片组工作状态、PnP 的开启与否、内存的频率等等等…这都记录在 BIOS 当中!所以啦,开机之后,系统会先去找这个东西; 可开机硬盘的 MBR 读取 Kernel loader: 再来呢?呵呵!当然就是硬盘的开机数据啰!由于个人计算机的系统在读完 BIOS 之后,会先去读取第一个开机硬盘的第一个扇区(就是 master boot record, MBR 啰!),还记得这个 MBR 吗?嗄!忘记了?赶紧回到第二篇好好的再复习一遍ㄋㄟ?。而这个扇区主要就是在记录开机的信息!还记得上面提到的 Lilo 及 grub 吧?他的纪录就是在这里啰!所以啰,这个时候 Lilo 纪录的信息就会被读出来,系统并依 Lilo 的信息去不同的系统开机,这也就是多重开机设定的地方啦。 好了,先再来回忆一下,如果你是以 grub 程序开机的话,那么在开机的时候会显示什么数据呢?呵呵!会显示蛮多的开机选单,没错?就是『选单』,然后选择了你的选择项目之后,系统就会跑到该扇区去 读取该操作系统的核心啰!呵呵!所以一个好的 boot loader 会具有两个功能,就是: 选单功能 ( menu ) 指向功能 ( pointer ) 那么为何要有 loader 呢?我想,我们得先来探讨一下这个话题才行!要探讨之前先来了解一下,晓不晓得 Windows 与 Linux 的档案格式一不一样?!呵呵!当然不一样对不对,好了,那么再来说一说,请问,你的计算机怎么知道你的硬盘的数据是什么系统?哈哈!那就是 loader 的主要功能啰!在你能使用系统之前,一定需要加载核心对吧!?但是怎样让你的硬件认识核心呢?那就是 kernel loader 的主要功能了!所以这里需要提出的是, Linux 的 loader ( lilo 或 grub ) 是可以认识 windows 的核心档案的,但是 Windows 的 loader 却不认识 Linux 的核心档案,因此,作为一个多重开机的设定 loader ,就无法使用 Windows 所提供的 loader 啰!由于需要让系统认识你的 kernel ,因此,就需要 kernel loader 啦!这样想就对啦! 这一部份的信息我们在后续的章节会再提及! 载入核心( Kernel ): 好了,等我们在 grub 的选单中选择了 Linux 这个系统,然后主机跑到 Linux 所在的硬盘之下,就开始将他的核心载入啰。在 Linux 的系统下,通常开机的核心都摆在 /boot 底下,因此,这个时候的 boot loader 就会到 /boot 去寻找相关的核心。我们的 kernel 名称通常就是 /boot/vmlinuz-xxxx 的格式,目前 Mandrake 9.0 的核心版本为 2.4.19,而 Mandrake 自行释出的版本为 2.4.19-16mdk ,所以,使用 uname –r 会出现 2.4.19-16mdk 呦!然后 MDK 9.0 预设核心档案就是: /boot/vmlinuz-2.4.19-16mdk 这一个!好了,载入这个档案再往下继续吧! 核心执行 init 并由 /etc/inittab 取得系统登入状态: 核心加载之后,由核心执行的第一个程序就是 /sbin/init 啰!而这个程序第一个目标当然就是确定主机是要以怎样的情况登入!这个时候就必须要以 /sbin/init 来加载 /etc/inittab 的信息啦!而 Linux 共有几种登入模式呢?嗯!这里似乎有需要说明一下 Linux 有哪些登入的状态!如果你进入 Linux 的 /etc/inittab 档案的话( 可以使用 vi 啦 ),你应该会看到如下的信息:

[root @test /root]# vi /etc/inittab # 0 – halt (Do NOT set initdefault to this) 关机 # 1 – Single user mode 单人使用(系统有问题时候的登入状况) # 2 – Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking) 多人但无网络 # 3 – Full multiuser mode 文字界面登入的多人系统 # 4 – unused 系统保留 # 5 – X11 X-Windows 图形界面登入的多人系统 # 6 – reboot (Do NOT set initdefault to this) 重新开机 # id:3:initdefault:

上面显示的就是目前可以登入的状态了(就是 run-level 啦!),共有 0?6 的登入状态,其中,我们比较常使用的是 3 与 5 , 因为我们需要 Linux 是多人多任务的情况,而较常登入的状态就是文字与图形界面啦!所以这里需要设定成 3 或者是 5 ,千万不要设定成 0 或者是 6 喔!不然系统会一直直接重新开机或者是直接关机….预设的系统登入在上面这个表格的最底下一行纪录着!就是『id:3:initdefault 』那一行!注意喔!因为 VBird 预设是以文字界面来登入,所以才会是 3 ,如果你要改成图形界面登入的话(请确定你的 X-windows 没有问题),那么就将 /etc/inittab 里面的上面那一行,将 3 改成 5 即可啰! 那么什么是『单人维护模式 ( run-level 为 1 )』? 如果你有玩过 Windows 的话,那么你在开机的时候如果按下 F8 时,不是会出现一些什么『安全模式』啦、『正常开机』啦或『 MS-DOS 模式』等等的进入 Windows 的状态吗?尤其是当你不正常关机的时候, Windows 预设就会以『安全模式』来启动 Windows 啰!Windows 的『安全模式』几乎不加载一些复杂的模块,让你的 Windows 一定可以开机成功!那么 Linux 的维护模式状态即是使用单人模式( 就是 run_level 为 1 啦!)所以说, Linux 的登入情况是如何呢?呵呵!没错,就是在这里载入的啦! init 的第一个执行内容 /etc/rc.d/rc.sysinit : 确定了登入状态之后,再来当然就是需要将主机的信息给他读进去 Linux 系统啰!而 Linux 系统的第一个数据内容就是 /etc/rc.d/rc.sysinit 这个档案啦!如果你有空进入这个档案去看看的话,会发现这个档案的内容包括了==>设定预设路径( PATH )、设定主机名称、执行 /etc/sysconfig/network 所记录的网络信息、挂载 /proc 这个保存在内存当中的主机基本讯息、以及其它几个 Linux 操作系统最基本的几个信息!大抵来说,他的基本工作是:

    设定预设路径:( PATH ) 设定网络状态:系统会再去读取 /etc/sysconfig/network,并将该档案内的数据,如 NETWORKING, FORWARD_IPV4, HOSTNAME, DOMAINNAME, GATEWARY, GATEWAYDEV 等等的设定读入系统中。 启动系统的置换空间(简单的可以想成是虚拟内存): swapping 检查档案系统: 这个时候系统会去检查一些可能会存在的目录,例如 /fsckoptions 与 /forcfsck 及 /fastboot 等等的目录,当你的系统有不正常关机的现象时(例如突然的断电等等),那么 Linux 将会自动的强制去检查 root 的档案系统 ( checking root filesystems )。简单的想一想,就好像是 Windows 系统下,当你不正常关机时,在开机的过程中就会出现扫瞄硬盘的情况相同啦! 周边设定与系统设定的参数 ( /proc ):在 Linux 或者是 Unix 系统中,你会在根目录中发现一个很奇怪的扇区,那就是 /proc 啰!其实这个目录是记录在内存当中的,每次开机的时候就会被建置起来。他的主要功能是记录主机的一些接口设备的最新数据状况!例如网络周边啦、输入输出 周边啦等等的。没事的话,不要到里面乱砍喔!会有问题 设定 Plug and Play ( PNP )的一些参数数据; 清除 /etc/mtab ; mount root 及 /proc 档案系统 :好了,将一些数据都设定好之后,当然就是需要将数据写下来啰!这个时候就会将 root 与 /proc 数据给他 mount 上档案系统啦! 决定是否使用模块, 加载模块 检查档案系统 :与前面相同的,当前面的 /fastboot 检查的旗标开启之后,就会以 fsck 检查你的其它扇区啰! ( 使用 fsck ) 挂上其它档案系统 设定 console 字型 打开 quota 清除不必要的档案, 如 lock, pid 设定 clock serial port 初始化 将开机讯息经由 dmesg 放入 /var/log/dmesg 中

如此一来,在 /etc/rc.d/rc.sysinit 就已经将基本的系统设定数据都写好了,也将系统的数据设定完整!而如果你想要知道到底开机的过程中发生了什么事情呢?那么就使用第十六章学会的 dmesg 就可以知道啰 启动核心的外挂式模块 (/etc/modules.conf): 由于我们的核心越来越聪明,所以呢,我们可以选择使用模块的型态 ( 这个在后面也会继续说明 ) 来进行驱动程序的加载!那么如果系统原本找不到的模块 ( 例如早期的 via-rhine 芯片组 ) 就可以在这个档案里面 /etc/modules.conf 写入呢! init 执行 run-level 的各个 scripts : 由于不同的 run-level 所需要加载的模块并不相同,所以系统早就为不同的 run-level 设定了一些批次档( scripts )来做这件事啰!而 run-level 早就在前面的时候以 /etc/inittab 当中取得啰!好了,如果你知道如何进入到 /etc/rc.d 的目录中的话,那么你将会看到该目录下应该有八个目录跟三个档案,目录 rc0.d ~ rc6.d 分别代表了各个 run-level 的 scripts !而在这些目录中的档案都是以 S 及 K ( 大写 ) 为开头的档案,并接两位数的数字与该服务的名称所组合而成的!如下所示为 Mandrake 9.0 的 /etc/rc.d/rc3.d 的内容:

[root @test /root]# ll /etc/rc.d/rc3.d total 0 lrwxr-xr-x 1 root root 16 Oct 19 11:05 K55routed -> ../init.d/routed* lrwxr-xr-x 1 root root 18 Oct 19 10:58 S03iptables -> ../init.d/iptables* lrwxr-xr-x 1 root root 17 Oct 19 11:26 S10network -> ../init.d/network* lrwxr-xr-x 1 root root 16 Oct 19 11:26 S12syslog -> ../init.d/syslog* lrwxr-xr-x 1 root root 16 Oct 19 11:26 S20random -> ../init.d/random* lrwxrwxrwx 1 root root 13 Oct 28 15:22 S40atd -> ../init.d/atd* lrwxr-xr-x 1 root root 19 Oct 19 10:59 S40saslauthd -> ../init.d/saslauthd* lrwxrwxrwx 1 root root 14 Oct 19 21:28 S55ntpd -> ../init.d/ntpd* lrwxrwxrwx 1 root root 14 Oct 19 12:11 S55sshd -> ../init.d/sshd* lrwxrwxrwx 1 root root 16 Oct 19 12:00 S56xinetd -> ../init.d/xinetd* lrwxr-xr-x 1 root root 18 Oct 19 11:26 S75keytable -> ../init.d/keytable* lrwxr-xr-x 1 root root 17 Oct 19 11:12 S80prelude -> ../init.d/prelude* lrwxr-xr-x 1 root root 17 Oct 19 11:03 S85numlock -> ../init.d/numlock* lrwxr-xr-x 1 root root 18 Oct 19 11:35 S89internet -> ../init.d/internet* lrwxr-xr-x 1 root root 15 Oct 19 11:26 S90crond -> ../init.d/crond* lrwxr-xr-x 1 root root 17 Oct 19 11:26 S95kheader -> ../init.d/kheader* lrwxr-xr-x 1 root root 14 Oct 19 11:38 S99adsl -> ../init.d/adsl* lrwxr-xr-x 1 root root 19 Oct 19 11:04 S99linuxconf -> ../init.d/linuxconf* lrwxr-xr-x 1 root root 11 Oct 19 10:41 S99local -> ../rc.local*

在这个目录下的档案都是连结档,均指向到 /etc/rc.d/init.d 这个目录下,而这个 /etc/rc.d/init.d 目录则是以 Linux 的 rpm 安装方法时,设定一些服务的启动目录。举个例子来说,如果你要重新启动 sendmail 的话,而且你的 sendmail 是以 rpm 来安装的,那么下达 /etc/rc.d/init.d/sendmail restart 就可以直接启动 sendmail 啰!所以你即可知道 /etc/rc.d/init.d 里面档案的主要功能!因此,当你的 run-level 内的 scripts 要启动哪写服务呢,呵呵!就将档案连结到该 init.d 目录下的档案并加以启动即可啰!也就是说『当你以 文字模式 ( run-level=3 ) 启动 Linux 时,你的系统在经过 BIOS、 MBR、 Kernel、 init、/etc/rc.d/rc.sysinit 之后,就会进入 /etc/rc.d/rc3.d 来启动一些服务』啰!不过,需要注意的是,在 rc3.d (或其它目录下 rc0.d ~ rc6.d )目录中 S 开头的档案为执行该服务, K 为开头的档案则是杀掉该服务的意思。那么那些数字代表的意义为何?那就是启动的顺序啦!例如S12syslog 会比S90crond 更早被执行呢!那么为什么要有这些顺序呢?这是有原因的!例如您的主机有要启动 WWW 好了,那么您的网络设定应该要先启动才对吧!所以啰,如果 WWW 先启动,才驱动网络,那么 WWW 自然就一定起不来啦!所以各项服务的启动顺序也是相当重要的!目前 Mandrake 当中,可以使用 chkconfig 来设定开机要启动的服务选项呢! init 执行 /etc/rc.d/rc.local 在 DOS 或 Windows 的系统中,对于 autoexec.bat 与 config.sys 这两个档案您应该不陌生吧?!这两个档案是 DOS 或 Windows 在完成开机之后,第一个要去读取的内容!那么 Linux 有没有该档案?!有的!在 Linux 系统执行完了大部分的开机程序之后,接着下来就是要执行你的 Linux 主机的个人化设定啰!举个例子来说,由于 Red Hat 7.2 预设是将 CDROM 视为一个模块启动的装置,因此你的 cdrom 将必须要加载两个模块之后才能使用,分别是 modprobe cdrom, modprobe ide-cd 这两个指令!而如果你想每次都使用 cdrom 的话,那么你每次开机都必须记得手动加载这两个模块!粉累耶….这个时候就可以将这两行指令加入到 /etc/rc.d/rc.local 当中去啰!也就是说,不论你有什么需要在开机的时候写进去的指令,都可以在这里写入喔! ( 通常为了避免麻烦,我们都将开机完之后必须要做的几件事情,例如启动 NAT 主机的命令,使用 tarball 安装的一些软件的启动指令都写在这个档案来,那么系统开机完成之后,你所需要执行的指令也都执行完毕啰!) 前面的步骤都被主机执行之后,开机的程序就已经完全的启动完毕了!也就是说,如果你已经有网络的服务启动的话(通常在 /etc/rc.d/init.d 时就加载啰),那么你的主机已经在 Internet 上面提供服务了!所以根本就不需要你登入 Linux 系统你的主机也能正确的提供相关的服务喔!


开机设定档 /etc/sysconfig 不过,在开机的过程中,到底使用了多少设定档呢?呵呵!使用最多的设定档大多放置在 /etc/sysconfig 这个目录底下呢!来看一下 Mandrake 9.0 在这个设定档底下有哪些东西?

[root @test root]# ll /etc/sysconfig total 100 -rw-r–r– 1 root root 511 Sep 19 17:48 alsa -rw-r–r– 1 root root 239 Sep 19 17:48 autofsck -rwxr-xr-x 1 root root 41 Oct 19 11:39 autologin* -rwxr-xr-x 1 root root 36 Oct 19 11:35 clock* drwxr-xr-x 4 root root 4096 Oct 19 11:27 console/ -rw——- 1 root root 35 Oct 19 11:35 drakconnect -rw——- 1 root root 29 Oct 19 11:35 drakconnect.adsl_pppoe -rw——- 1 root root 363 Oct 19 11:35 drakconnect.netc -rwxr-xr-x 1 root root 275 Oct 19 11:47 i18n* -rw-r–r– 1 root root 952 Sep 19 17:47 init -rw-r–r– 1 root root 1407 Sep 19 17:48 installkernel -rwxr-xr-x 1 root root 446 Aug 26 23:37 ipvsadm* -rwxr-xr-x 1 root root 39 Oct 19 11:27 keyboard* -rwxr-xr-x 1 root root 114 Oct 18 11:43 mouse* -rwxr-xr-x 1 root root 53 Oct 19 11:39 msec* -rw-r–r– 1 root root 0 Sep 17 22:16 msec.rpmnew -rwxr-xr-x 1 root root 100 Oct 19 13:35 network* drwxr-xr-x 5 root root 4096 Oct 19 10:41 networking/ drwxr-xr-x 2 root root 4096 Oct 19 13:36 network-scripts/ -rwxr-xr-x 1 root root 10 Oct 19 11:26 pcmcia* -rw-r–r– 1 root root 153 Jul 25 2000 rawdevices -rw-r–r– 1 root root 336 Jul 26 20:35 saslauthd -rw-r–r– 1 root root 455 Aug 14 09:30 syslog -rwxr-xr-x 1 root root 56 Oct 19 11:39 system* -rw-r–r– 1 root root 337 Sep 19 17:48 usb -rw-r–r– 1 root root 41 Aug 22 18:11 xinetd

上面具有黄色字体的哪几个项目尤其重要! clock 在设定我们 Linux 主机的时区,可以使用格林威治时间,也就是标准时间,也可以使用台湾的本地时间 ( local ); i18n 在设定一些语系的使用方面,例如最麻烦的文字接口下的日期显示问题!如果您是以中文安装的,那么预设语系会被选择 big5 ,所以在纯文字接口之下,你的档案日期显示就会呈现乱码!这个时候就需要更改一下这里啦!更动这个 i18n 的档案,将里面的 LC_TIME 改成 en 即可!! Keyboard 与 mouse 就是在设定键盘与鼠标的形式; network 可以设定主机名称,以及 GATEWAY 这两个重要信息呢! 至于 network-scripts 里面的档案,则是主要用在设定网络卡~这部份我们在网络架设篇才再次提到!

总之,这个目录下的档案都是很重要的啦!


变换预设的登入模式 刚 刚在上面说了登入主机的方式最少有六种,不过常使用的是 run-level 3 的文字接口模式与 run-level 5 的图形接口模式!如果你在安装的过程中选择了文字接口登入,但是后来却想以图形接口登入系统,应该怎么做?!简单的很!就直接修改 /etc/inittab 这个档案的内容即可!如何做呢?!以 vi 或者是其它的文书编辑软件,进入 /etc/inittab 这个档案,档案的内容有点像这样:

# Default runlevel. The runlevels used by Mandrake Linux are: # 0 – halt (Do NOT set initdefault to this) # 1 – Single user mode # 2 – Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking) # 3 – Full multiuser mode # 4 – unused # 5 – X11 # 6 – reboot (Do NOT set initdefault to this) # id:3:initdefault:

# System initialization. si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2 l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3 l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4 l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5 l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6

# Things to run in every runlevel. ud::once:/sbin/update

# Trap CTRL-ALT-DELETE ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now # Run gettys in standard runlevels 1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1 2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2 3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3 4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4 5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5 6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

在上面的数据中,将 id:3:initdefault: 里头的 3 改成 5 ,那么在下次的登入时就会变成是图形接口啰! 同理,要由图形接口变成文字接口来登入时,也是将上面那行改成 3 即可!此外,不知道您有没有经验,在你的 Linux 主机当中, Linux 共提供了六 个终端机接口与 一 个图形接口的登入点,你可以按下 『 Ctrl 』+ 『 Alt』 加上 『F1』 ~ 『F6』 功能键 来变换不同的文字接口登入点!至于图形接口则仅使用于『 Ctrl + Alt + F7 』这一个喔!不过,如果你只想要提供四个文字接口呢?该如何是好?!呵呵!只要将上面的最后两行删掉,只剩下 1:2345:….至 4:2345:…,只剩下这四行然后重新开机之后,你的 F5 与 F6 功能键的作用就会消失啰!就这么简单啦!不过,需要注意的是,图形接口只有一个,当你使用图形接口登入时,那么将直接进入 tty7 那一个图形接口的登入屏幕喔!而当你在 tty1 输入 startx 启动 X-Windows 时,你的控制权将会跑到 tty7 (就是在 F7 功能键),此时,若您的 X-windows 挂了!那么直接按下『 Ctrl + Alt + F1 』 回到 tty1 之后,直接删除该 X-Windows 的程序即可关闭 X-Windows 啰!很不错吧!

没有什么可凭仗,只有他的好身体,没有地方可去,只想到处流浪。

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