Linux操作系统启动过程详解(2)

Linux内核需要适应多种不同的硬件架构,但是将所有的硬件驱动编入内核又是不实际的,而且内核也不可能每新出一种硬件结构,就将该硬件的设备驱动写入内核.实际上Linux的内核镜像仅是包含了基本的硬件驱动,在系统安装过程中会检测系统硬件信息,根据安装信息和系统硬件信息将一部分设备驱动写入 initrd .这样在以后启动系统时,一部分设备驱动就放在initrd中来加载.这里有必要给大家再多介绍一下initrd这个东东：

initrd 的英文含义是 bootloader initialized RAM disk,就是由 boot loader 初始化的内存盘.在 linu2.6内核启动前,boot loader 会将存储介质中的 initrd 文件加载到内存,内核启动时会在访问真正的根文件系统前先访问该内存中的 initrd 文件系统.在 boot loader 配置了 initrd 的情况下,内核启动被分成了两个阶段,第一阶段先执行 initrd 文件系统中的init,完成加载驱动模块等任务,第二阶段才会执行真正的根文件系统中的 /sbin/init 进程.

另外一个概念：initramfs

initramfs 是在 kernel 2.5中引入的技术,实际上它的含义就是：在内核镜像中附加一个cpio包,这个cpio包中包含了一个小型的文件系统,当内核启动时,内核将这个 cpio包解开,并且将其中包含的文件系统释放到rootfs中,内核中的一部分初始化代码会放到这个文件系统中,作为用户层进程来执行.这样带来的明显的好处是精简了内核的初始化代码,而且使得内核的初始化过程更容易定制.
疑惑的是：我的内核是2.6.32-71.el6.i686版本,但在我的/boot分区下面却存在的是/boot/initramfs-2.6.32-71.el6.i686.img类型的文件,没搞明白,还望高人解惑.我只知道在2.6内核中支持两种格式的initrd,一种是2.4内核的文件系统镜像image-initrd,一种是cpio格式.接下来我们就来探究一下initramfs-2.6.32-71.el6.i686.img里到底放了那些东西.

在tmp文件夹中解压initrd.img里的内容：

如果initrd.img文件的格式显示为“initrd.img:ISO 9660 CD-ROM filesystem data”,则可直接输入命令“mount -o loop initrd.img /mnt/test”进行挂载.

通过上的分析和我们的验证,我们确实得到了这样的结论：

grub的stage2将initrd加载到内存里,让后将其中的内容释放到内容中,内核便去执行initrd中的init脚本,这时内核将控制权交给了init文件处理.我们简单浏览一下init脚本的内容,发现它也主要是加载各种存储介质相关的设备驱动程序.当所需的驱动程序加载完后,会创建一个根设备,然后将根文件系统rootfs以只读的方式挂载.这一步结束后,释放未使用的内存,转换到真正的根文件系统上面去,同时运行/sbin/init程序,执行系统的1号进程.此后系统的控制权就全权交给/sbin/init进程了.

四、初始化系统

经过千辛万苦的跋涉,我们终于接近黎明的曙光了.接下来就是最后一步了：初始化系统./sbin/init进程是系统其他所有进程的父进程,当它接管了系统的控制权先之后,它首先会去读取/etc/inittab文件来执行相应的脚本进行系统初始化,如设置键盘、字体,装载模块,设置网络等.主要包括以下工作：

1. 执行系统初始化脚本(/etc/rc.d/rc.sysinit),对系统进行基本的配置,以读写方式挂载根文件系统及其它文件系统,到此系统算是基本运行起来了,后面需要进行运行级别的确定及相应服务的启动.rc.sysinit所做的事情(不同的Linux发行版,该文件可能有些差异)如下：

(1)获取网络环境与主机类型.首先会读取网络环境设置文件”/etc/sysconfig/network”,获取主机名称与默认网关等网络环境.
(2)测试与载入内存设备/proc及usb设备/sys.除了/proc外,系统会主动检测是否有usb设备,并主动加载usb驱动,尝试载入usb文件系统.
(3)决定是否启动SELinux.
(4)接口设备的检测与即插即用(pnp)参数的测试.
(5)用户自定义模块的加载.用户可以再”/etc/sysconfig/modules/*.modules”加入自定义的模块,此时会加载到系统中.
(6)加载核心的相关设置.按”/etc/sysctl.conf”这个文件的设置值配置功能.
(7)设置系统时间(clock).
(8)设置终端的控制台的字形.
(9)设置raid及LVM等硬盘功能.
(10)以方式查看检验磁盘文件系统.
(11)进行磁盘配额quota的转换.
(12)重新以读取模式载入系统磁盘.
(13)启动quota功能.
(14)启动系统随机数设备(产生随机数功能).
(15)清楚启动过程中的临时文件.
(16)将启动信息加载到”/var/log/dmesg”文件中.

当/etc/rc.d/rc.sysinit执行完后,系统就可以顺利工作了,只是还需要启动系统所需要的各种服务,这样主机才可以提供相关的网络和主机功能,因此便会执行下面的脚本.

2. 执行/etc/rc.d/rc脚本.该文件定义了服务启动的顺序是先K后S,而具体的每个运行级别的服务状态是放在/etc/rc.d/rc*.d(*=0~6)目录下,所有的文件均是指向/etc/init.d下相应文件的符号链接.rc.sysinit通过分析/etc/inittab文件来确定系统的启动级别,然后才去执行/etc/rc.d/rc*.d下的文件.

/etc/init.d-> /etc/rc.d/init.d
/etc/rc ->/etc/rc.d/rc
/etc/rc*.d ->/etc/rc.d/rc*.d
/etc/rc.local-> /etc/rc.d/rc.local
/etc/rc.sysinit-> /etc/rc.d/rc.sysinit

也就是说,/etc目录下的init.d、rc、rc*.d、rc.local和rc.sysinit均是指向/etc/rc.d目录下相应文件和文件夹的符号链接.我们以启动级别3为例来简要说明一下.

/etc/rc.d/rc3.d目录,该目录下的内容全部都是以 S 或 K 开头的链接文件,都链接到”/etc/rc.d/init.d”目录下的各种shell脚本.S表示的是启动时需要start的服务内容,K表示关机时需要关闭的服务内容./etc/rc.d/rc*.d中的系统服务会在系统后台启动,如果要对某个运行级别中的服务进行更具体的定制,通过chkconfig命令来操作,或者通过setup、ntsys、system-config-services来进行定制.如果我们需要自己增加启动的内容,可以在init.d目录中增加相关的shell脚本,然后在rc*.d目录中建立链接文件指向该shell脚本.这些shell脚本的启动或结束顺序是由S或K字母后面的数字决定,数字越小的脚本越先执行.例如,/etc/rc.d/rc3.d /S01sysstat就比/etc/rc.d/rc3.d /S99local先执行.

（编辑：ASP站长网）