linux系统启动流程详解

一、 为什么要研究linux系统启动：

    或许有人会说，等它开机就好了，为什么还要研究它开机流程呢，其实如果服务器运行很好又没有人为的误操作等，或许不用研究，但是为了能在系统出问题后第一时间的修复它，又或者你忘记了root密码等情况时就非常有必要研究一下linux的开机流程了，因为只有知道了它是如何运作的，才能让它更好的服务与人类，废话不多说，正文开始

二、系统启动流程：

    不同的版本的linux系统开机可能不同，但是总的来说，大同小异，下面就以centos6.8的系统为例，介绍linux的开机过程。

post加电自检—> MBR引导–> GRUB引导—>加载内核—>启动init—>各种初始化脚本运行—>执行/bin/login —>开机过程结束

1.   加电自检：  

    加电自检post（power on system test）：加电自检主要是检查各硬件是否存在并能正常运行，包括cpu，内存，硬盘，cpu风扇，有的甚至包括键盘鼠标的外设的检测，这一段名叫BIOS的程序是存放在CMOS的硬件芯片上面，加电就是给CMOS 加电，由于CMOS是rom芯片，所以还有一个单独的ram芯片用来存放它的配置信息，这就是主板为什么要放一块电池的原因了。

2.   选择启动顺序加载MBR（master boot recoder）启用bootloader程序加载内核:

    经过一系列的硬件检测完毕后，并顺利通过后，就要加载MBR了，MBR存放在第一个可启动硬盘的第一个分区内，大小为512byte，这512个字节当中前446byte就是bootloader，以及随后的64字节的分区表，2byte分区结束标志,第一部分的bootloader部分就是主引导记录的第一部分，因为引导程序功能较为强大并且会有驱动文件，是446byte字节能存放，后续将介绍它的其它部分。第一部分的bootloader程序会调用512个字节之后的一部分扇区中的数据，这些数据包括/boot分区的驱动，因为软件和硬件的连接必须通过驱动的翻译，此时通过/boot分区的驱动，加载好了/boot,该分区中包含了grub程序的第二部分，和内核镜像文件，还有就是initramfs文件，如果此时加载  / 分区的话，因为 / 分区不一定和 /boot 分区是同一种文件系统，不同的文件系统需要的文件系统的驱动是不同的，所以grub会将initram文件加载至内存当中解压，并且此时要加载内核文件，解压后会在该文件系统形成一个类似于 / 的文件系统 在此时的 “/” 中的lib中有系统真正的 / 的各种文件系统驱动，此时就可以加载根文件系统了

3.   启动init以及各种启动脚本：

    加载好根文件系统就要启动用户的第一个执行程序/sbin/init*, 其中包括/etc/inittab ,/etc/init/*.conf（在centos5中是直接一个/inittab文件，顺序执行，速度较慢，到了6时许多被依赖的程序服务等先执行，并且没有依赖关系的也同时执行，到了7时配置文件变成了/usr/lib/systemd/* 此时系统的启动就已经非常快了，许多服务都可以同时启动，即使是被依赖的也可以并行启动，加快了开机速度）

  init文件主要定义了下面的几项：

（1） 开机启动级别选择0-6共七个：

            0：关闭所有服务关机

            1： 维护模式的单用户模式

            2： 维护模式的多用户模式

            3：正常级别，多用户模式

            4：未定义

            5：正常级别，带有图形化的多用户模式

            6：关闭所有服务重启

            注：可以使用runlevel，或者who -r 命令检查当前系统的运行级别

（2）   使用/etc/rc.d/rc.sysinit 进行系统初始化

            a)     根据配置文件进行设置主机名

            b)     打印文本欢迎信息

            c)     激活Selinux和udev

            d)     挂载所有定义在/etc/fstab文件的文件系统

            e)     激活swap分区

            f)      检测根文件系统并实现以读写挂载根

            g)    设置系统时钟

            h)    根据/etc/sysctl.conf文件设定内核参数

            i)      激活LVM和RAID设备

            j)     加载额外的设备驱动

            k)    清理操作

（3）   执行选择了开机启动的级别下相应的脚本/etc/rc.d/rc#.d

    /etc/rc.d/rc#.d/ 该目录的执行需要根据/etc/init/rc 文件选择是否启动什么服务，在rc文件当中执行一个for循环先执行K*的文件的服务进行stop，S开头的服务启动在相应的启动级别下面都是许多个软链接文件，这些文件指向/etc/rc.d/下面的服务脚本，并且这些软链接文件分别是以S开头和K开头的文件，S表示在该运行级别要启动的服务，K开头的表示该级别不需要启动的服务，有人会说，在开机是该服务就没有启动，为什么还要停一次呢？本来服务就没有启动，停它干啥？确实是这样，但是你有没有想过，假如在运行级别3已经开启了该服务，但是你想要切换至运行级别5，而5的级别恰巧不需要启动该服务怎么办？当然应该停掉了！所以，在rc脚本中for循环里使用了判断如果在/var/lock/subsys/下面有该服务时，循环执行continue，跳过启动语句执行下一次循环，知道循环结束，/var/lock/subsys/目录中只要启动一个服务在这个锁文件目录中就会产生一个文件。这样通过执行/etc/init/init#.d/ 下面的所有服务脚本，就可以启动所有系统的脚本了。

    如果自己想定义一个脚本想要像是系统服务那样启动怎样做？

在/etc/init/init.d/下面有大量的服务脚本，可以参考，要想系统定义的脚本那样包括#!/bin/bash 这一行的shell定义，chkconfig定义，以及描述相关的description：将写好的脚本放在该目录下面使用chkconfig –{add|del} 脚本名字添加或者删除脚本。

附：服务脚本头部示例：

[root@cnode6_8 init.d]# head -n 12 nfs
#!/bin/sh
#
# nfs           This shell script takes care of starting and stopping
#               the NFS services.
#
# chkconfig: - 30 60
# description: NFS is a popular protocol for file sharing across networks.
#              This service provides NFS server functionality, which is \
#              configured via the /etc/exports file.
# probe: true
# config: /etc/sysconfig/nfs

当然在也/etc/rc.local 或者/etc/rc.d/rc.local两个文件中定义自己的脚本执行路径，只不过在该文件中定义的文件执行优先级为最低的，要等到所有的系统服务脚本执行完，才能执行

（4）   配置ctrl+alt+del键的功能，建议关闭此功能防止误操作重启服务器。

该配置在centos5中就直接在/etc/inittab中，到了6之后可以通过/etc/inittab文件的注释看到该配置已经转移到了/etc/init/control-alt-delete.conf当中将该行注释掉即可

（5）   配置不断电系统pf，pr两种机制

这两种机制是为了保护系统，在系统突然断电时，保证系统能正常关机，但是有可能是因为电源不稳定而突然断电，然后再很短的时间内电源再次有了电，此时就应该取消关机，默认是在2min之后关机，但是在2min之内有电后会取消关机

（6）   启动mingetty 6个终端

在6个终端中因为有前面定义respawn关键字，所以这6个终端变成了打不死的小强，当你用kill将它们其中一个杀死后，系统会换一个进程号重新启动它

（7）   如果选择5级别，则会启动 /etc/X11/prefdm -nodaemon启动图形化界面

至此系统已经能正常进入启动状态啦！