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前言一、加载内核二、启动初始化进程三、 确定运行级别四、加载开机启动程序五 、用户登录六、进入 login shell七、打开 non-login shell
前言
在《计算机是如何启动的?》这篇文章中,探讨BIOS和主引导记录的作用。 那篇文章不涉及操作系统,只与主板的板载程序有关。今天,我想接着往下写,探讨操作系统接管硬件以后发生的事情,也就是操作系统的启动流程。 我主要关心的是Linux操作系统,它是目前服务器端的主流操作系统。下面的内容针对的是Debian发行版,因为我对其他发行版不够熟悉。 一、加载内核操作系统接管硬件以后,首先读入 /boot 目录下的内核文件。 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。 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。
init进程首先读取文件 /etc/inittab,它是运行级别的设置文件。如果你打开它,可以看到第一行是这样的: id:2:initdefault: /etc/rc0.d /etc/rc1.d /etc/rc2.d /etc/rc3.d /etc/rc4.d /etc/rc5.d /etc/rc6.d上面目录名中的"rc",表示run command(运行程序),最后的d表示directory(目录)。下面让我们看看 /etc/rc2.d 目录中到底指定了哪些程序。 $ ls /etc/rc2.d README S01motd S13rpcbind S14nfs-common S16binfmt-support S16rsyslog S16sudo S17apache2 S18acpid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表示Start,也就是启动的意思(启动脚本的运行参数为start),如果这个位置是字母K,就代表Kill(关闭),即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,所以第一个启动的程序是motd,然后是rpcbing、nfs…数字相同时,则按照程序名的字母顺序启动,所以rsyslog会先于sudo启动。 四、加载开机启动程序前面提到,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。
/etc/init.d 这个目录名最后一个字母d,是directory的意思,表示这是一个目录,用来与程序 /etc/init 区分。 五 、用户登录开机启动程序加载完毕以后,就要让用户登录了。 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(Debian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(Debian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。 六、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。 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。 七、打开 non-login shell老实说,上一步完成以后,Linux的启动过程就算结束了,用户已经可以看到命令行提示符或者图形界面了。但是,为了内容的完整,必须再介绍一下这一步。 用户进入操作系统以后,常常会再手动开启一个shell。这个shell就叫做 non-login shell,意思是它不同于登录时出现的那个shell,不读取/etc/profile和.profile等配置文件。
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