Linux系统启动流程详解

目录

前言:

Linux系统的启动流程大体分为以下几个部分;因为在 BIOS阶段,计算机的行为基本上被写死了,可以做的事情并不多;一般就是通电、BIOS、主引导记录、操作系统这四步(对这四步感兴趣的小伙伴可以看这篇博客 计算机是如何启动的?)。所以我们本篇文章从加载内核开始。

第一步:加载内核

第二步:启动初始化进程

第三步:确定运行级别

第四步:加载开机启动程序(系统初始化)

第五步:用户登录

第六步:进入login shell


前言:

Linux系统的启动流程大体分为以下几个部分;因为在 BIOS阶段,计算机的行为基本上被写死了,可以做的事情并不多;一般就是通电、BIOS、主引导记录、操作系统这四步(对这四步感兴趣的小伙伴可以看这篇博客 计算机是如何启动的?)。所以我们本篇文章从加载内核开始。

Linux系统启动流程详解_第1张图片

第一步:加载内核

当计算机打开电源后,首先是BIOS开机自检,按照BIOS中设置的启动设备(通常是硬盘)来启动。

操作系统接管硬件以后,首先读入 /boot 目录下的内核文件

 

第二步: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

由于init是第一个运行的程序,它的进程编号(pid)就是1其他所有进程都是它的子进程 。如图:

注:init 程序首先是需要读取配置文件 /etc/inittab,它是运行级别的设置文件

第三步: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系统启动流程详解_第2张图片

 Linux预置七种运行级别(0-6):

  • 运行级别0:系统停机状态,系统默认运行级别不能设为0,否则不能正常启动
  • 运行级别1:单用户工作状态,root权限,用于系统维护,禁止远程登陆
  • 运行级别2:多用户状态(没有NFS)
  • 运行级别3:完全的多用户状态(有NFS),登陆后进入控制台命令行模式
  • 运行级别4:系统未使用,保留
  • 运行级别5:X11控制台,登陆后进入图形GUI模式
  • 运行级别6:系统正常关闭并重启,默认运行级别不能设为6,否则不能正常启动

问题:系统怎么知道每个级别应该加载哪些程序呢?

因为: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

for example:查看运行级别2有些什么程序?

可以看到,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 Start 启动——启动的脚本运行参数为start
字母K

Kill 关闭(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

这个目录里的所有文件(除了README),就是启动时要加载的程序。如果想增加或删除某些程序,不建议手动修改 /etc/rcN.d 目录,最好是用专门命令进行管理。

第四步:加载开机启动程序(系统初始化)

前面提到,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。不难想到,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。

Linux系统启动流程详解_第3张图片

 下面就是链接文件真正的指向:

 $ ls -l /etc/rc2.d
  
  README
  S20fancontrol -> ../init.d/fancontrol
  S20kerneloops -> ../init.d/kerneloops
  S25bluetooth -> ../init.d/bluetooth
  S50saned -> ../init.d/saned  
  ...

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

第五步:用户登录

开机启动程序加载完毕以后,就要让用户登录了。

Linux系统启动流程详解_第4张图片

 

一般来说,用户的登录方式有三种:

(1)命令行登录

(2)ssh登录

(3)图形界面登录

这三种情况,都有自己的方式对用户进行认证。

(1)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(linux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。

(2)ssh登录:这时系统调用sshd程序(linux还会再运行/etc/pam.d/ssh ),取代getty和login,然后启动shell。

(3)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。

第六步:进入login shell

所谓shell,简单说就是命令行界面,让用户可以直接与操作系统对话。用户登录时打开的shell,就叫做login shell。

Linux系统启动流程详解_第5张图片

 

linux默认的shell是Bash,它会读入一系列的配置文件。上一步的三种情况,在这一步的处理,也存在差异。

(1)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。比如,要是 ~/.bash_profile 存在,就不会再读入后面两个文件了。

(2)ssh登录:与第一种情况完全相同。

(3)图形界面登录:只加载 /etc/profile 和 ~/.profile。也就是说,~/.bash_profile 不管有没有,都不会运行。

​​​​​​​

补充:

linux命令切换tty

tty终端效果如图:

Linux系统启动流程详解_第6张图片

你可能感兴趣的:(Linux干货,linux,windows,debian)