Linux开机加载过程

目录

1 开机加载简介

2 常规加载流程

2.1 加载BIOS

2.2 读取MBR

2.3 boot loader

2.4 加载内核

2.5 init依据inittab文件来设定运行等级

2.6 init进程执行rc.sysinit

2.7 启动内核模块

2.8 执行不同运行级别的脚本程序

2.9 执行/etc/rc.d/rc.local

2.10 执行/bin/login程序，进入登录状态

3 环境变量加载

3.1 加载顺序说明

开机加载简介

 开机过程指的是从打开计算机电源直到LINUX显示用户登录画面的全过程。分析LINUX开机过程也是深入了解LINUX核心工作原理的一个很好的途径。

常规加载流程

1、加载BIOS

        打开计算机电源，首先加载BIOS信息，BIOS信息是如此的重要，以至于计算机必须在最开始就找到它。BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息等等。

       之后，计算机就知道应该去读取哪个硬件设备了。在BIOS将系统的控制权交给硬盘第一个扇区之后，就开始由Linux来控制系统了

2、读取MBR

        硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR，也就是Master Boot Record，即主引导记录，大小是512字节，可里面却存放了预启动信息、分区表信息。

       可分为两部分：第一部分为引导(PRE-  BOOT)区，占了446个字节;第二部分为分区表(PARTITION PABLE)，共有66个字节，记录硬盘的分区信息。预引导区的作用之一是找到标记为活动(ACTIVE)的分区，并将活动分区的引导区读入内存。

       系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后，就会将其复制到0×7c00地址所在的物理内存中。被复制到物理内存的内容就是Boot Loader，到计算机系统层面那就是lilo或者grub了。

3、boot loader

        Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核做好准备。

 grub做为引导系统的最常用的程序之一,我们有必要去了解一下,下面是我们AX3 SP3的grub引导文件

 # grub.conf generated by anaconda

 # Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file

 # NOTICE:  You have a /boot partition.  This means that

 #          all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg.

 #          root (hd0,0)

 #          kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/hda2

 #          initrd /initrd-version.img

 #boot=/dev/hda

 default=0             #此项为默认以启动第一个title

 timeout=5             #等待五秒

 splashp_w_picpath=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz

 hiddenmenu

 title Asianux Server 3 (Quartet SP4) (2.6.18-194.13.AXS3)

      root (hd0,0)    #指定系统的根在hd0,0 即(第一块设备的第一个分区)

      kernel /vmlinuz-2.6.18-194.13.AXS3 ro root=LABEL=/    #指定kernel文件

      initrd /initrd-2.6.18-194.13.AXS3.img                 #指定initrd文件

4、加载内核

init依据inittab文件来设定运行等级

        核心加载之后,由核心执行的第一个程序就是 /sbin/init,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!这个就必须要以 /sbin/init 来加载 /etc/inittab 的信息!

/etc/inittab有下面一段内容,说明了各个终端的作用,以及默认进入的终端方式

 # Default runlevel. The runlevels used by RHS 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:

根据上面的信息我们了解到:

 0:关机

 1:单用户登陆模式

 2:多用户登陆,跟3相仿,但是没有网络

 3,多用户登陆字符模式

 4,暂不被使用

 5,进入X11 图形界面

 6,重启系统

 "id:3:initdefault:"   此项设置为系统默认进入的终端模式,不要设置0和6模式,否则系统将不能启动或者一直重启

init进程执行rc.sysinit

       在设定了运行等级后，Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序，设定PATH、设定网络配置(/etc/sysconfig/network)、启动swap分区、设定/proc等等。

/etc/rc.d/rc.sysinit大致做了以下内容:

 1. 设定预设路径:( PATH )

 2. 设定网络状态:系统会读取 /etc/sysconfig/network

 3. 启动swap交换分区

 4. 检查文件系统: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 )。

 5. 清除 /etc/mtab ;

 6. mount root 及 /proc 档案系统

 7.检查档案系统 :与前面相同的,当前面的 /fastboot 检查的,就会以 fsck 检查你的其它扇区 ( 使用 fsck )

 8.挂上其它档案系统

 9.设定 console 字型

 10.打开 quota

 11.清除不必要的档案, 如 lock, pid

 12.设定 clock

 13.serial port 初始化

 14.将开机讯息经由 dmesg 放入 /var/log/dmesg 中

5、启动内核模块

执行不同运行级别的脚本程序

        当系统执行完/etc/rc.d/rc.sysinit之后,/etc/inittab会指引系统去运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序

        进入/etc/rc.d/rc3.d/目录下,我们会发现很多K或者S开头的链接到../init.d/的脚本文件,实际我们执行的是/etc/rc.d/init.d里的脚本文件

  执行 ls -l输出结果为:

  lrwxrwxrwx 1 root root 15 2011-11-02 S05kudzu -> ../init.d/kudzu

        需要注意的是:S为开机需要加载执行的脚本文件,K为开机不需要加载执行的脚本文件,数字为优先级,优先级越小,越先执行.

       我们可以用chkconfig来管理它的运行状态.

执行/etc/rc.d/rc.local

         你如果打开了此文件，里面有一句话，读过之后，你就会对此命令的作用一目了然：

　　 # This script will be executed *after* all the other init scripts.

　　 # You can put your own initialization stuff in here if you don’t

　　 # want to do the full Sys V style init stuff.

　　 rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

执行/bin/login程序，进入登录状态

        此时，系统已经进入到了等待用户输入username和password的时候了，你已经可以用自己的帐号登入系统了。

6、环境变量加载

加载顺序说明

        在刚登录Linux时，首先启动 /etc/profile 文件，然后再启动用户目录下的 ~/.bash_profile 如果 ~/.bash_profile文件存在的话，因为在 ~/.bash_profile文件中一般会有下面的代码：

 if [ -f ~/.bashrc ] ; then

 . ./bashrc

 fi

        所以会执行 ~/.bashrc文件。 并且~/.bashrc中，一般还会有以下代码：

 if [ -f /etc/bashrc ] ; then

 . /bashrc

 fi

        所以，~/.bashrc会调用 /etc/bashrc文件。最后，在退出shell时，还会执行 ~/.bash_logout文件。

        执行顺序为：/etc/profile -> ~/.bash_profile  -> ~/.bashrc -> /etc/bashrc -> ~/.bash_logout

关于各个文件的作用域，在网上找到了以下说明：

 （1）/etc/profile： 此文件为系统的每个用户设置环境信息,当用户第一次登录时,该文件被执行. 并从/etc/profile.d目录的配置文件中搜集shell的设置。

 （2）/etc/bashrc: 为每一个运行bash shell的用户执行此文件.当bash shell被打开时,该文件被读取。

 （3）~/.bash_profile: 每个用户都可使用该文件输入专用于自己使用的shell信息,当用户登录时,该文件仅仅执行一次!默认情况下,他设置一些环境变量,执行用户的.bashrc文件。

 （4）~/.bashrc: 该文件包含专用于你的bash shell的bash信息,当登录时以及每次打开新的shell时,该该文件被读取。

 （5）~/.bash_logout:当每次退出系统(退出bash shell)时,执行该文件. 另外,/etc/profile中设定的变量(全局)的可以作用于任何用户,而~/.bashrc等中设定的变量(局部)只能继承 /etc/profile中的变量,他们是"父子"关系。

 （6）~/.bash_profile 是交互式、login 方式进入 bash 运行的~/.bashrc 是交互式 non-login 方式进入 bash 运行的通常二者设置大致相同，所以通常前者会调用后者