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Linux 系统启动过程

linux启动时我们会看到许多启动信息。,这里使用的CentOS为例讲解:

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。

 内核引导

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init

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。

运行级别

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,禁止远程登陆
  • 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),登陆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,登陆后进入图形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。

系统初始化

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 tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345: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
用户登录系统

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。

图形模式与文字模式的切换方式

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。

halt 立刻关机
poweroff 立刻关机
shutdown –h now 立马关机 (root用户使用)
shutdown –h 20:25 系统会在今天20:25关机 (root用户使用)
shutdown –h +10 十分钟后关机(root用户使用)
shutdown –r now 系统立马重启(root用户使用)
shutdown –r +10 系统十分钟后重启(root用户使用)
reboot 就是重启,等同于 shutdown –r now
halt 关闭系统,等同于shutdown –h now 和 poweroff

Linux其他设置注意

shutdown


  shutdown命令安全地将系统关机。 有些用户会使用直接断掉电源的方式来关闭linux,这是十分危险的。因为linux与windows不同,其后台运行着许多进程,所以强制关机可能会导致进程的数据丢失﹐使系统处于不稳定的状态﹐甚至在有的系统中会损坏硬件设备。而在系统关机前使用shutdown命令﹐系统管理员会通知所有登录的用户系统将要关闭。并且login指令会被冻结﹐即新的用户不能再登录。直接关机或者延迟一定的时间才关机都是可能的﹐还可能重启。这是由所有进程〔process〕都会收到系统所送达的信号〔signal〕决定的。这让像vi之类的程序有时间储存目前正在编辑的文档﹐而像处理邮件〔mail〕和新闻〔news〕的程序则可以正常地离开等等。
  shutdown执行它的工作是送信号〔signal〕给init程序,要求它改变runlevel。Runlevel 0被用来停机〔halt〕,runlevel 6是用来重新激活〔reboot〕系统﹐而runlevel 1则是被用来让系统进入管理工作可以进行的状态﹔这是预设的﹐假定没有-h也没有-r参数给shutdown。要想了解在停机〔halt〕或者重新开机〔reboot〕过程中做了哪些动作﹐你可以在这个文件/etc/inittab里看到这些runlevels相关的资料。

shutdown 参数说明:
  [-t] 在改变到其它runlevel之前﹐告诉init多久以后关机。
  [-r] 重启计算器。
  [-k] 并不真正关机﹐只是送警告信号给每位登录者〔login〕。
  [-h] 关机后关闭电源〔halt〕。
  [-n] 不用init﹐而是自己来关机。不鼓励使用这个选项﹐而且该选项所产生的后果往
  往不总是你所预期得到的。
  [-c] cancel current process取消目前正在执行的关机程序。所以这个选项当然没有
  时间参数﹐但是可以输入一个用来解释的讯息﹐而这信息将会送到每位使用者。
  [-f] 在重启计算器〔reboot〕时忽略fsck。
  [-F] 在重启计算器〔reboot〕时强迫fsck。
  [-time] 设定关机〔shutdown〕前的时间。

halt—-最简单的关机命令

其实halt就是调用shutdown -h。halt执行时﹐杀死应用进程﹐执行sync系统调用﹐文件系统写操作完成后就会停止内核。

参数说明:
  [-n] 防止sync系统调用﹐它用在用fsck修补根分区之后﹐以阻止内核用老版本的超
  级块〔superblock〕覆盖修补过的超级块。
  [-w] 并不是真正的重启或关机﹐只是写wtmp〔/var/log/wtmp〕纪录。
  [-d] 不写wtmp纪录〔已包含在选项[-n]中〕。
  [-f] 没有调用shutdown而强制关机或重启。
  [-i] 关机〔或重启〕前﹐关掉所有的网络接口。
  [-p] 该选项为缺省选项。就是关机时调用poweroff。

reboot

reboot的工作过程差不多跟halt一样﹐不过它是引发主机重启﹐而halt是关机。它的参数与halt相差不多。

init

init是所有进程的祖先﹐它的进程号始终为1﹐所以发送TERM信号给init会终止所有的用户进程﹑守护进程等。shutdown 就是使用这种机制。init定义了8个运行级别(runlevel),init 0为关机﹐init 1为重启。关于init可以长篇大论﹐这里就不再叙述。另外还有telinit命令可以改变init的运行级别﹐比如﹐telinit -iS可使系统进入单用户模式﹐并且得不到使用shutdown时的信息和等待时间。

linux如何修改root管理员密码

以root 身份登录(SSH操作)
  输入 passwd 命令 就可以看到提示输入新密码了
  注意:输入密码的时候是看不到字符的。(很多小伙伴都以为没输入上)

Sync命令 :

在用reboot命令启动unix系统后,系统提示出错信息,部分应用程序不能正常工作。经仔细检查系统文件,并和初始的正确备份进行比较,发现某些文件确实被破坏了,翻来覆去找不到文件遭破坏的原因,最后想到了写缓存命令——sync,在reboot前没有运行sync命令,导致了系统文件的改变而不能正常工作。  

Sync命令主要作用 :

1、sync命令的作用:是将有关文件系统的存储器常驻信息送入物理介质内。

2、在暂停系统之前,比如要重新启动机器,一定要去执行sync命令。unix系统运行经验表明,为确保可靠起见,应执行两遍sync命令,这是因为sync命令完成时,并不保证信息实际写到了磁盘上,虽然已经执行了一遍这个命令。在执行sync命令以后,要等待磁盘工作灯灭了(假定有系统工作指示灯的话),再去真正暂停机器的运行或启动机器。

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 init 0

重启系统的命令有 shutdown –r now reboot init 6

该文章属于:猴子在天上飞原创

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