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Linux启动过程综述-init进程和inittab引导指令

Linux启动过程综述-init进程和inittab引导指令

init进程是系统所有进程的起点,内核在完成核内引导以后,即在本线程(进程)空间内加载init程序,它的进程号是1。
init程序需要读取/etc/inittab文件作为其行为指针,inittab是以行为单位的描述性(非执行性)文本,每一个指令行都具有以下格式:
id:runlevel:action:process其中id为入口标识符,runlevel为运行级别,action为动作代号,process为具体的执行程序。
id一般要求4个字符以内,对于getty或其他login程序项,要求id与tty的编号相同,否则getty程序将不能正常工作。
runlevel是init所处于的运行级别的标识,一般使用0-6以及S或s。0、1、6运行级别被系统保留,0作为shutdown动作,1作为重启至单用户模式,6为重启;S和s意义相同,表示单用户模式,且无需inittab文件,因此也不在inittab中出现,实际上,进入单用户模式时,init直接在控制台(/dev/console)上运行/sbin/sulogin。
在一般的系统实现中,都使用了2、3、4、5几个级别,在Redhat系统中,2表示无NFS支持的多用户模式,3表示完全多用户模式(也是最常用的级别),4保留给用户自定义,5表示XDM图形登录方式。7-9级别也是可以使用的,传统的Unix系统没有定义这几个级别。runlevel可以是并列的多个值,以匹配多个运行级别,对大多数action来说,仅当runlevel与当前运行级别匹配成功才会执行。
initdefault是一个特殊的action值,用于标识缺省的启动级别;当init由核心激活以后,它将读取inittab中的initdefault项,取得其中的runlevel,并作为当前的运行级别。如果没有inittab文件,或者其中没有initdefault项,init将在控制台上请求输入runlevel。
sysinit、boot、bootwait等action将在系统启动时无条件运行,而忽略其中的runlevel,其余的action(不含initdefault)都与某个runlevel相关。各个action的定义在inittab的man手册中有详细的描述。
在Redhat系统中,一般情况下inittab都会有如下几项:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
id:3:initdefault:
#表示当前缺省运行级别为3--完全多任务模式;
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
#启动时自动执行/etc/rc.d/rc.sysinit脚本
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3   
#当运行级别为3时,以3为参数运行/etc/rc.d/rc脚本,init将等待其返回
0:12345:respawn:/sbin/mingetty tty0
#在1-5各个级别上以tty0为参数执行/sbin/mingetty程序,打开tty0终端用于
#用户登录,如果进程退出则再次运行mingetty程序
x:5:respawn:/usr/bin/X11/xdm -nodaemon
#在5级别上运行xdm程序,提供xdm图形方式登录界面,并在退出时重新执行




rc启动脚本上一节已经提到init进程将启动运行rc脚本,这一节将介绍rc脚本具体的工作。
一般情况下,rc启动脚本都位于/etc/rc.d目录下,rc.sysinit中最常见的动作就是激活交换分区,检查磁盘,加载硬件模块,这些动作无论哪个运行级别都是需要优先执行的。仅当rc.sysinit执行完以后init才会执行其他的boot或bootwait动作。
如果没有其他boot、bootwait动作,在运行级别3下,/etc/rc.d/rc将会得到执行,命令行参数为3,即执行/etc/rc.d/rc3.d/目录下的所有文件。rc3.d下的文件都是指向/etc/rc.d/init.d/目录下各个Shell脚本的符号连接,而这些脚本一般能接受start、stop、restart、status等参数。rc脚本以start参数启动所有以S开头的脚本,在此之前,如果相应的脚本也存在K打头的链接,而且已经处于运行态了(以/var/lock/subsys/下的文件作为标志),则将首先启动K开头的脚本,以stop作为参数停止这些已经启动了的服务,然后再重新运行。显然,这样做的直接目的就是当init改变运行级别时,所有相关的服务都将重启,即使是同一个级别。
rc程序执行完毕后,系统环境已经设置好了,下面就该用户登录系统了。
getty和login在rc返回后,init将得到控制,并启动mingetty(见第五节)。mingetty是getty的简化,不能处理串口操作。getty的功能一般包括:
  • 打开终端线,并设置模式
  • 输出登录界面及提示,接受用户名的输入
  • 以该用户名作为login的参数,加载login程序
注:用于远程登录的提示信息位于/etc/issue.net中。
login程序在getty的同一个进程空间中运行,接受getty传来的用户名参数作为登录的用户名。
如果用户名不是root,且存在/etc/nologin文件,login将输出nologin文件的内容,然后退出。这通常用来系统维护时防止非root用户登录。
只有/etc/securetty中登记了的终端才允许root用户登录,如果不存在这个文件,则root可以在任何终端上登录。/etc/usertty文件用于对用户作出附加访问限制,如果不存在这个文件,则没有其他限制。
当用户登录通过了这些检查后,login将搜索/etc/passwd文件(必要时搜索/etc/shadow文件)用于匹配密码、设置主目录和加载shell。如果没有指定主目录,将默认为根目录;如果没有指定shell,将默认为/bin/sh。在将控制转交给shell以前,getty将输出/var/log/lastlog中记录的上次登录系统的信息,然后检查用户是否有新邮件(/usr/spool/mail/{username})。在设置好shell的uid、gid,以及TERM,PATH等环境变量以后,进程加载shell,login的任务也就完成了。
bash运行级别3下的用户login以后,将启动一个用户指定的shell,以下以/bin/bash为例继续我们的启动过程。
bash是BourneShell的GNU扩展,除了继承了sh的所有特点以外,还增加了很多特性和功能。由login启动的bash是作为一个登录shell启动的,它继承了getty设置的TERM、PATH等环境变量,其中PATH对于普通用户为"/bin:/usr/bin:/usr/local/bin",对于root为"/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin"。作为登录shell,它将首先寻找/etc/profile脚本文件,并执行它;然后如果存在~/.bash_profile,则执行它,否则执行~/.bash_login,如果该文件也不存在,则执行~/.profile文件。然后bash将作为一个交互式shell执行~/.bashrc文件(如果存在的话),很多系统中,~/.bashrc都将启动/etc/bashrc作为系统范围内的配置文件。
当显示出命令行提示符的时候,整个启动过程就结束了。此时的系统,运行着内核,运行着几个核心线程,运行着init进程,运行着一批由rc启动脚本激活的守护进程(如inetd等),运行着一个bash作为用户的命令解释器。
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