Linux系统运行级与启动机制剖析

1、linux系统运行级与启动机制剖析一系统运行级windows系统有安全运行模式和止常运行模式，这是两个不同的运行级，同样，linux也有 系统运行级别，并且lirmx系统的运行级别更加灵活，更加多样化。在讲述运行级别前，先讲述下linux下的init程序，因为init程序直接和系统运行级别相 关联，init程序是linux操作系统最主要的程序之一，是一个由系统内核启动的用八级迓 程，同时init进程也是所有其它系统进程的鼻祖，也就是说init进程是系统运行的第个 进程，它的进程号始终为1。linux系统有7个运行级别，这些运行级别均在/etc/inittab文件屮指定，下面讲述 /etc/in

2、ittab文件的具体实现。以redhat 1 inux为例，下面是/etc/inittab的某段信息。# default runlevel. the runlevels used by rhs are:# 0 - halt (do not set initdefault to this)# 1 - single user mode# 2 - multiuser, without nfs (the same as 3, if you do not have networking)# 3-full multiusermode# 4-unused# 5-xll# 6-reboot(donotset

3、initdefault to this)上血这段信息列出了 linux系统的7个运行等级：0-关机模式， 1 -单用户模式，单川户只有系统管理员可以登录。2- 多用八模式，但是不支持文件共享，例如不支持nfs服务.这种模式不常用。3- 完全的多用户模式，支持nfs服务.最常川的用户模式，默认登录到系统的字符界面。4- 基木不川的川户模式，可以实现某些特定的登录请求。5- 完全多用户模式，默认登录到x-window系统，也就是登录到linux图形界面。6- 重启模式，也就是执行关闭所有运行的迹程，然斤重新启动系统°这些运行级别和linux中的init程序相互对应，例如执行init 1系

4、统就进入单用户模式, 执行init 6系统将重新启动。在inittab文件屮以#开头的所有行都是注释行。注释行有助于川户理解inittab文件每项 的具体含义，inittab文件中的值都有如下格式组成：label:runlevel:action:process1. label 字段label是有广4个字符纽成的标签，用來标示输入的值。一些系统只支持2个字符的标签。鉴丁此原因，多数人都将标签字符的个数限制在2个以内。该标签可以是任意字符构成的字 符串,在red hat linux中使用的标签有：威字段值卩表示含义2idp用来定义缺省init程序运行级别。卜加n从16,指明该进程可以使用的系统运行

5、级别。指定当按下砂雌以1 时运行的进程。2指定是系统初始化进程。a指定是升级进程。apf2当ups监控软件通知电源被切断时运行的进程。aprv在真正关闭系统之前，ups监控软件发出电源恢复信号时要运行的进程。x1是将系统转入x-window桌面时需要运行的进程。卩2. run level 字段runlevel字段指定系统的运行级別。可以指定多个运行级别，也可以不为runlevel字段指 定特定的值。3. process 字段process字段包含了 init执行的进程，也就是init程序具体要执行的命令，该进程采用的 格式为在命令行下运行该进程的格式一样，因此process字段都以该进程的名字

6、开头，后血 是运行时要传递给该进程的参数。比如/sbin/shutdown -t3 -r now。4. action 字段action字段定义了：当系统进入相应的运行级别后，init程序应该以何种方式运行process字段对应的命令，action字段常用的值如下表所示：宁段值3表示的含义aon ceain it程序只需运行这个进程一次。3waitin it程序运行此进程一次，并等待运行结束才进入下一步操作。aboo2随系统启动运行，因此.氏口炽乂坦員対，此羞数无效。a随系统启动运行，但是init程序等待进程 runlevle参数也无效。ajnjtd.e.faul系统启动后的默认运行级，如果/e

7、tc/inittab中不存在1 比条记录，系统启动 时后在控制台上询问要进入的运行级。2系统启动时准备运行的命令在运行boot或加之前运行。are._sp.awi!.43保证一直处于运行状态的进程，如果该进程终止，则重新启动该进程。3ctdd.lt.d.ew当ctrltalt+dele个键同时按下时运行process宁段指定的值。3off不运行该进程。2ro.wer.w.ait*3允ft init程序在电源被切断时，关闭系统，前提是有ups和相应通知init程序电源已被切断的软件。a与映畑磁一样，但是init程序不会等待运行的进程结束才关闭系统¥pq能磁能0当电源监控软件通知.:电源

8、皈复:时，init程序要执行的操作。ap,qyyzqrfmn.q.vy.p监测到ups电源耗尽即将耗尽时，泊it程序要执行的操作。3明白了 inittab文件的格式以后，我们就知道每项的含义了，接着看/etc/inittab k面的 内容：id:5:initdefault:表示系统将默认启动到x-window界面下，如果我们想让系统默认开机启动到字符界面下，只需修改 id:5:initdefault :为 id: 3: ini tdefaul t:即可。# system initialization.si: sysinit :/etc/rc. d/rc. sysinit该段告诉init程序，运

9、行/etc/rc. d/rc. sysinit來进行系统初始化工作。10:0:wait:/etc/rc.d/rc 011:1:wait:/etc/rc. d/rc 112:2:wait:/etc/rc. d/rc 213:3:wait:/etc/rc. d/rc 314:4:wait:/etc/rcd/rc 415:5:wait:/etc/rc. d/rc 516:6:wait:/etc/rc. d/rc 6上面这段信息标明/etc/rc. d/rc可以运行在06各个运行级别，同时init程序等待/etc/rc. d/rc执行完毕才ilt入下一步操作。# trap ctrl-alt-delet

10、eca:ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now上血这段指定了当ctrl+alt+del三个键同时按下时，init程序将执行/sbin/shutdown -13 -r now,即重启系统。# when our ups tells us power has failed, assume we have a few minutes# of power left. schedule a shutdown for 2 minutes from now.# this does, of course, assume you have powerd installed and

11、 your# ups connected and working correctly.pf:powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "power failure; system shutting down"上面这段信息说明了：系统电源被切断时,ups通知init程序,init程序发出powerfailure； system shutting down"信号，然后执行关机操作。# if power was restored before the shutdown kicked in, cancel it.pr: 12345: powero

12、kwa it:/sb in/shutdown - c power restored; shutdow n can celled"这段说明了：ups接到电源恢复信号后，通知init进程，然后init程序发出power restored;shutdown cancelled"信号，取消关机操作，这个过程在15运行级别上有效。# run gettys i n standard run levels1:2345:respawn:/sbin/mingetty ttyl2:2345:respawn:/sbin/minge11y tty23:2345:respawn:/sbin/ming

13、etty tty34:2345:respawn:/sbin/mingetty tty45:2345:respawn:/sbin/mingetty tty56:2345:re spawn:/sb i n/mi nge 11 y tty6这段信息说明了：在25运行级别上，始终打开6个终端控制台，即使某个控制台被关闭，系统也会口动启动。# run xdm in runlevel 5x:5:respawn:/etc/xl1/prefdm - nodaemon最后这段信息表明，在x-window桌面下始终运行的进程是/etc/xll/prefdmo二系统启动过程1. 内核引导打开系统电源，开始bios

14、口检，系统按照bios里的设置启动设备（一般是硬盘启动），接 着进入linux引导程序,一般linux系统提供两种引导方式：grub和lolo,其中grub是大 多数linux系统的默认引导方式，而lilo则是根据一些特殊需求或个人再好而准备的，一 旦linux引导程序载入内存，它显示一个图形界面给用户，这个界面里包含了不同的内核选 项，川户可以通过上下键去选择不同的内核引导，当引导程序成功完成引导后，linux接管 了对cpu的控制权，接着cpu开始执行linux内核映像程序，加载内核，在预定的地方找 到initrd镜像的压缩包，对它进行解压和挂载，并载入所有必须的驱动，然厉，kernel

15、会创建root设备，以只读方式挂载root分区，并释放所有没有被使用的内存，此时，kernel 已经被装载到内存里运行起来了。但是，因为没有用户应用程序允许输入有意义的指令给系 统，所以此时的系统不能做任何爭情。2. 运行initinit进程是系统所有进程的起点，紧接上面,linux在完成核内引导以后，就开始运行init 程序，init程序需要读取配置文件/etc/inittab,而inittab是一个不可执行的文本文件, 关于这个文件，我们将在”系统运行级” 一节详细讲述。3. 系统初始化init程序启动后首先调用rc. sysinit和rc程序,rc. sysinit主要完成一些系统初始化

16、的 工作，它是系统每一个运行级别都要首先运行的重要脚本。它主耍完成的工作有：检查磁盘, 加载侦件模块，激活交换分区，以及其它一些需要优先执行任务，当rc. sysinit程序执行 完毕,引导返回到init程序。4. 启动运行级的守护进程rc. sysinit程序执行完毕，接下来，rc程序启动，rc程序主要启动系统对应运行级別的 守护进程，rc程序执行完毕，又将返回init程序继续下一步。5. 建立终端 此时系统基本环境已经设置好了，init程序接着会打开6个终端，以便用户登录。6.登录系统当我们看到mingetty的弩录界回时，我们就可以输入用户名和密码登录系统了。linux的账号验证程序是l

17、ogin,当login程序执行成功后，最后就进入了 shell终端。这样linux系统就完成了从开机到启动的整个过程。三系统关机过程在了解lirmx关机过程z前，我们先学习一下linux关机的一些常用命令，最常用的linux 关机命令有如下儿个:init , shutdown, halt, reboot等，这些命令都可以达到关机重启 的h的，但是每个命令的内部工作过程是不同的。我们通过对关机命令的讲述，详细了解 linux安全关机的过程。1. shutdown 命令使用shutdown命令可以安全的关闭linux系统，有些linux初学者会使用直接关闭电源的 方法来关闭linux,这是十分危险

18、的,因为linux与windows不同,在1 inux后台运行着很 多进稈，这些进程控制着linux对系统的各种操作，如果强制关机，对能会造成进程的混乱 以至丢失数据，如果在系统工作负荷很髙的情况下，突然断电，不但会丢失数据，其至会损 坏硬件设备。shutdown命令是用shell编写的程序，必须山超级用八才能执彳亍，shutdown命令执行后， 会以广播的形式通知正在系统中工作的所有用户，系统将在指定的吋间内关闭,请保存文件, 停止作业，注销用户；此吋login指令被冻结，新的用户不能登录；当所有的用户从系统中注 销或者指定时间已到时，shutdown就发送信号给init程序，要求init程

19、序改变系统运行 级别,接着,init程序根据shutdown指令传递过来的参数,相应的改变运行级,例如, shutdown指定的参数是关机命令的话,init程序就执行init 0进行关机,如果shutdown 指定的参数是要重启系统，那么init程序就执行init 6进行系统重启。shutdown命令的详细语法：shutdown -ffhknrc （参数名称）-1秒数时间警告信息具体各参数功能：-f重新启动时不执行fsck（注：fsck是linux下的一个检查和修复文件系统的程序，我们 会在以后章节详细讲述）。-f重新启动时执行fscko-h将系统关机，在某种程度上功能与halt命令相当。-k

20、只是送出信息给所有用户，但并不会真正关机。-n不调用init程序关机，而是山shutdown自进行（一般关机程序是山shutdown调用init 来实现关机动作），使用此参数将加快关机速度，但是不建议用户使用此种关机方式。-r shutdown z后巫新启动系统。-c取消前个shutdown命令。例如,当执行一个如“shutdown -h 15:30”的命令时,只 要按“ctrl+c ”键就可以屮断关机的命令。而执行如“ shutdown-h 15:30 & ”的命令就 将shutdown转到后台运行了,此时，就需要使jlj shutdown -c将前一个shutdown命令取 消。-1秒数送出警告信息和关机信号z间要延迟多少秒。警告信息将提醒用八保存当前进行 的工作。时间设置多久时间后执行shutdown命令。时间参数冇hh： mm或+