Linux 系统启动过程

linux 启动时我们会看到许多启动信息。

Linux 系统的启动过程并不是大家想象中的那么复杂，其过程可以分为 5 个阶段：

• 内核的引导。

  运行 init。

  系统初始化。

  建立终端 。

  用户登录系统。

init 程序的类型：

• SysV: init, CentOS 5 之前, 配置文件： /etc/inittab。

• Upstart: init,CentOS 6, 配置文件： /etc/inittab, /etc/init/*.conf。

• Systemd： systemd, CentOS 7,配置文件： /usr/lib/systemd/system、 /etc/systemd/system。

内核引导

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。

运行 init

init 进程是系统所有进程的起点，你可以把它比拟成系统所有进程的老祖宗，没有这个进程，系统中任何进程都不会启动。

init 程序首先是需要读取配置文件 /etc/inittab。

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 系统有 7 个运行级别(runlevel)：

• 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，禁止远程登录

• 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)，登录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，登录后进入图形 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

系统初始化

在 init 的配置文件中有这么一行： si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit　它调用执行了/etc/rc.d/rc.sysinit，而 rc.sysinit 是一个 bash shell 的脚本，它主要是完成一些系统初始化的工作，rc.sysinit 是每一个运行级别都要首先运行的重要脚本。

它主要完成的工作有：激活交换分区，检查磁盘，加载硬件模块以及其它一些需要优先执行任务。

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

这一行表示以 5 为参数运行/etc/rc.d/rc，/etc/rc.d/rc 是一个 Shell 脚本，它接受 5 作为参数，去执行/etc/rc.d/rc5.d/目录下的所有的 rc 启动脚本，/etc/rc.d/rc5.d/目录中的这些启动脚本实际上都是一些连接文件，而不是真正的 rc 启动脚本，真正的 rc 启动脚本实际上都是放在/etc/rc.d/init.d/目录下。

而这些 rc 启动脚本有着类似的用法，它们一般能接受 start、stop、restart、status 等参数。

/etc/rc.d/rc5.d/中的 rc 启动脚本通常是 K 或 S 开头的连接文件，对于以 S 开头的启动脚本，将以 start 参数来运行。

而如果发现存在相应的脚本也存在 K 打头的连接，而且已经处于运行态了(以/var/lock/subsys/下的文件作为标志)，则将首先以 stop 为参数停止这些已经启动了的守护进程，然后再重新运行。

这样做是为了保证是当 init 改变运行级别时，所有相关的守护进程都将重启。

至于在每个运行级中将运行哪些守护进程，用户可以通过 chkconfig 或 setup 中的"System Services"来自行设定。

建立终端

rc 执行完毕后，返回 init。这时基本系统环境已经设置好了，各种守护进程也已经启动了。

init 接下来会打开 6 个终端，以便用户登录系统。在 inittab 中的以下 6 行就是定义了 6 个终端：

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty12:2345:respawn:/sbin/mingetty tty23:2345:respawn:/sbin/mingetty tty34:2345:respawn:/sbin/mingetty tty45:2345:respawn:/sbin/mingetty tty56:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

从上面可以看出在 2、3、4、5 的运行级别中都将以 respawn 方式运行 mingetty 程序，mingetty 程序能打开终端、设置模式。

同时它会显示一个文本登录界面，这个界面就是我们经常看到的登录界面，在这个登录界面中会提示用户输入用户名，而用户输入的用户将作为参数传给 login 程序来验证用户的身份。

用户登录系统

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

对于运行级别为 5 的图形方式用户来说，他们的登录是通过一个图形化的登录界面。登录成功后可以直接进入 KDE、Gnome 等窗口管理器。

而本文主要讲的还是文本方式登录的情况：当我们看到 mingetty 的登录界面时，我们就可以输入用户名和密码来登录系统了。

Linux 的账号验证程序是 login，login 会接收 mingetty 传来的用户名作为用户名参数。

然后 login 会对用户名进行分析：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 用户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。

图形模式与文字模式的切换方式

Linux 预设提供了六个命令窗口终端机让我们来登录。

默认我们登录的就是第一个窗口，也就是 tty1，这个六个窗口分别为 tty1,tty2 … tty6，你可以按下 Ctrl + Alt + F1 ~ F6 来切换它们。

如果你安装了图形界面，默认情况下是进入图形界面的，此时你就可以按 Ctrl + Alt + F1 ~ F6 来进入其中一个命令窗口界面。

当你进入命令窗口界面后再返回图形界面只要按下 Ctrl + Alt + F7 就回来了。

如果你用的 vmware 虚拟机，命令窗口切换的快捷键为 Alt + Space + F1~F6. 如果你在图形界面下请按 Alt + Shift + Ctrl + F1~F6 切换至命令窗口。

Linux 关机

在 linux 领域内大多用在服务器上，很少遇到关机的操作。毕竟服务器上跑一个服务是永无止境的，除非特殊情况下，不得已才会关机。

正确的关机流程为：sync > shutdown > reboot > halt

关机指令为：shutdown ，你可以 man shutdown 来看一下帮助文档。

例如你可以运行如下命令关机：

sync 将数据由内存同步到硬盘中。
shutdown 关机指令，你可以man shutdown 来看一下帮助文档。例如你可以运行如下命令关机：
shutdown –h 10 ‘This server will shutdown after 10 mins’ 这个命令告诉大家，计算机将在10分钟后关机，并且会显示在登陆用户的当前屏幕中。
shutdown –h now 立马关机
shutdown –h 20:25 系统会在今天20:25关机
shutdown –h +10 十分钟后关机
shutdown –r now 系统立马重启
shutdown –r +10 系统十分钟后重启
reboot 就是重启，等同于 shutdown –r now
halt 关闭系统，等同于shutdown –h now 和 poweroff

最后总结一下，不管是重启系统还是关闭系统，首先要运行 sync 命令，把内存中的数据写到磁盘中。

关机的命令有 shutdown –h now halt poweroff 和 init 0 , 重启系统的命令有 shutdown –r now reboot init 6。