Linux系统的启动流程

之前就有了解过Linux系统的启动流程方面的问题，但是在有些关键时候我却忘了o(╯□╰)o，看来还是得在blog里面写篇文章学习、记录一下才能更好的加深记忆，实在记不住的话起码还有个可以参考的地方（主要适用于Debian系列的Linux系统，如：Ubuntu；在本文的最后会有一些RedHat系列Linux系统的相关内容介绍）。

首先，在Linux系统中查看当前的运行级别：

Ubuntu中，使用 runlevel 命令可以查看当前运行级别
CentOS中，使用 who -r 命令查看当前运行级别

Linux预置七种运行级别（0-6）。一般来说，0是关机，1是单用户模式（也就是维护模式），6是重启。运行级别2-5，各个发行版不太一样，对于Debian来说，都是同样的多用户模式（也就是正常模式）。（网上说还有一种查看系统当前运行级别的方法是查看文件/etc/inittab的内容，但是在Ubuntu系统[或者说是Debian类系统]上默认是没有这样的文件的）

在我的Ubuntu系统上查看信息如下：

# runlevel
N 2
# who -r
run-level 2 2014-07-26 12:57
#
# ll /etc/init
init/ init.d/ initramfs-tools/
#
# ll /etc/rc
rc0.d/ rc3.d/ rc6.d/ rcS.d/
rc1.d/ rc4.d/ rc.local
rc2.d/ rc5.d/

可以看到我的Ubuntu系统启动时的运行级别为2。

那么，运行级别2有些什么程序呢，系统怎么知道每个级别应该加载哪些程序呢？……回答是每个运行级别在/etc目录下面，都有一个对应的子目录，指定要加载的程序。（这里我想说一说其中的/etc/rcS.d/这个目录，因为在网上搜索到的其他文章中很少有关于这个目录的介绍，而我刚刚在Ubuntu的官方wiki帮助中找到了相关的一些说明，在此记录一下：Init scripts are the scripts located in /etc/init.d. These scripts are part of the bootup sequence of Ubuntu. During boot, they are not called directly, but through a structure of symbolic links which manage the services which are to be started in a particular runlevel. The scripts which are symlinked from /etc/rcS.d are executed first. Then the scripts in /etc/rcN.d/ are executed, with N being the chosen runlevel (default 2). 即，在 /etc/rcS.d/ 目录中的脚本是先于 /etc/rcN.d/ 目录中的脚本执行的）

/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）。下面让我们看看在我的 /etc/rc2.d 目录中到底指定了哪些程序。

# ls -l /etc/rc2.d/
README
S20denyhosts
S20mysql
S20nginx
S20php-fpm
S20postfix
S20pptpd
S20supervisor
S20sysstat
S20xl2tpd
S50rsync
S70dns-clean
S70pppd-dns
S75sudo
S99digitalocean
S99grub-common
S99ondemand
S99rc.local

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denyhosts，然后是mysql、nginx……数字相同时，则按照程序名的字母顺序启动，所以mysql会先于nginx启动。

这个目录里的所有文件（除了README），就是启动时要加载的程序。如果想增加或删除某些程序，不建议手动修改 /etc/rcN.d 目录，最好是用一些专门命令进行管理（参考这里和这里）。

# cat /etc/rc2.d/README #查看/etc/rc2.d/中的说明文件README
The scripts in this directory are executed each time the system enters this runlevel.

The scripts are all symbolic links whose targets are located in /etc/init.d/ .

To disable a service in this runlevel, rename its script in this directory so that the new name begins with a ‘K’ and a two-digit number, and run ‘update-rc.d script defaults’ to reorder the scripts according to dependencies. A warning about the current runlevels being enabled not matching the LSB header in the init.d script will be printed. To re-enable the service, rename the script back to its original name beginning with ‘S’ and run update-rc.d again.

For a more information see /etc/init.d/README.

前面提到，七种（0-6）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。如下所示：

# ls -l /etc/rc2.d/
README
S20denyhosts -> ../init.d/denyhosts
S20mysql -> ../init.d/mysql
S20nginx -> ../init.d/nginx
S20php-fpm -> ../init.d/php-fpm
S20postfix -> ../init.d/postfix
S20pptpd -> ../init.d/pptpd
S20supervisor -> ../init.d/supervisor
S20sysstat -> ../init.d/sysstat
S20xl2tpd -> ../init.d/xl2tpd
S50rsync -> ../init.d/rsync
S70dns-clean -> ../init.d/dns-clean
S70pppd-dns -> ../init.d/pppd-dns
S75sudo -> ../init.d/sudo
S99digitalocean -> ../init.d//rc.digitalocean
S99grub-common -> ../init.d/grub-common
S99ondemand -> ../init.d/ondemand
S99rc.local -> ../init.d/rc.local

这样做的另一个好处，就是如果你要手动关闭或重启某个进程，直接到目录 /etc/init.d 中寻找启动脚本即可。比如，我要重启Apache服务器，就运行下面的命令：

$ sudo /etc/init.d/apache2 restart

我在Ubuntu系统中设置自己安装/指定的程序开机启动的方法就是：把启动程序的命令添加到/etc/rc.d/rc.local文件中，比如下面的是设置开机启动L2TP/IPsec的VPN服务。

# cat /etc/rc.local

#!/bin/sh -e
#
# rc.local
#
# This script is executed at the end of each multiuser runlevel.
# Make sure that the script will "exit 0" on success or any other
# value on error.
#
# In order to enable or disable this script just change the execution
# bits.
#
# By default this script does nothing.

#test -e /etc/ssh/ssh_host_dsa_key || dpkg-reconfigure openssh-server

iptables --table nat --append POSTROUTING --jump MASQUERADE
/etc/init.d/ipsec restart
/usr/bin/l2tpstart
/usr/local/sbin/xl2tpd
exit 0

在RedHat系列Linux下，比如CentOS，还有一种方法就是通过chkconfig命令添加。

刚想起来在Ubuntu系统下还可以通过update-rc.d这个命令进行开机启动程序的设置，比如：配置Metasploit随系统启动运行（如果你想PostgreSQL和Metasploit在开机时运行，你可以使用update-rc.d启用服务）

update-rc.d postgresql enable
update-rc.d metasploit enable

update-rc.d命令的使用说明：

The disable|enable API is not stable and might change in the future.

总结一下，在Linux系统上设置开机启动的方法有：

1.编辑“/etc/rc.local”文件；

2.使用update-rc.d命令（在RedHat类系统上有chkconfig命令）

3.使用rcconf命令（Debian Runlevel Configuration tool，在RedHat类系统上与其对应的应该是setup/ntsysv命令，但我之前在测试时发现：不是在每个RedHat类系统上都默认安装的有这两个命令）

一些参考链接：

最后附上一个从网上找的我觉得讲得还不错的Linux启动流程说明（适用于RedHat系的Linux系统）：

启动第一步－－加载BIOS

当你打开计算机电源，计算机会首先加载BIOS信息，BIOS信息是如此的重要，以至于计算机必须在最开始就找到它。这是因为BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等。在此之后，计算机心里就有谱了，知道应该去读取哪个硬件设备了。

启动第二步－－读取MBR

众所周知，硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR，也就是Master Boot Record，即主引导记录，它的大小是512字节，别看地方不大，可里面却存放了预启动信息、分区表信息。

系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后，就会将其复制到0x7c00地址所在的物理内存中。其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader，而具体到你的电脑，那就是lilo或者grub了。

启动第三步－－Boot Loader / Grub

Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。

Boot Loader有若干种，其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。

我们以Grub为例来讲解吧，毕竟用lilo和spfdisk的人并不多。

系统读取内存中的grub配置信息（一般为menu.lst或grub.lst），并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

启动第四步－－加载内核

根据grub设定的内核映像所在路径，系统读取内存映像，并进行解压缩操作。此时，屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后，屏幕输出“OK, booting the kernel”。

系统将解压后的内核放置在内存之中，并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备，完成Linux核心环境的建立。至此，Linux内核已经建立起来了，基于Linux的程序应该可以正常运行了。

启动第五步－－用户层init依据inittab文件来设定运行等级

内核被加载后，第一个运行的程序便是/sbin/init，该文件会读取/etc/inittab文件，并依据此文件来进行初始化工作。

其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级，其设定形式是“：id:5:initdefault:”，这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下：

0：关机

1：单用户模式（单用户、无网络）

2：无网络支持的多用户模式（多用户、无网络）

3：有网络支持的多用户模式（多用户、有网络）

4：保留，未使用

5：有网络支持有X-Window支持的多用户模式（多用户、有网络、X-Window界面）

6：重新引导系统，即重启

关于/etc/inittab文件的学问，其实还有很多。

启动第六步－－init进程执行rc.sysinit

在设定了运行等级后，Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序，它做的工作非常多，包括设定PATH、设定网络配置（/etc/sysconfig/network）、启动swap分区、设定/proc等等。如果你有兴趣，可以到/etc/rc.d中查看一下rc.sysinit文件，里面的脚本够你看几天的。

启动第七步－－启动内核模块

具体是依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来装载内核模块。

启动第八步－－执行不同运行级别的脚本程序（/etc/rc.d/rc $RUNLEVEL # $RUNLEVEL为缺省的运行模式）

根据运行级别的不同，系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

启动第九步－－执行/etc/rc.d/rc.local

你如果打开了此文件，里面有一句话，读过之后，你就会对此命令的作用一目了然：

# This script will be executed *after* all the other init scripts.
# You can put your own initialization stuff in here if you don’t
# want to do the full Sys V style init stuff.

rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

启动第十步－－执行/bin/login程序，进入登录状态

此时，系统已经进入到了等待用户输入username和password的时候了，你已经可以用自己的帐号登入系统了。

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本文参考了如下文章，综合提炼而成：

http://bbs.chinaunix.net/thread-835918-1-1.html

http://hi.baidu.com/fembed/blog/item/b9f0881f51145866f624e4be.html

http://baike.baidu.com/view/9485.htm

启动过程中，用户比较关心的几个配置文件有：

–> inittab （/etc/inittab）

–> rc.sysinit （/etc/rc.d/rc.sysinit）

–> rc $RUNLEVEL 调用rcX.d 文件夹里的文件（/etc/rc.d/rc）（一些软件的服务会注册到rcX.d 文件夹里）

–> rc.local （/etc/rc.d/rc.local）（rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方，你可以把你想设置开机启动的内容放到这里！）

在Ubuntu系统上rc.local文件位于：/etc/rc.local，并且：

# rc.local
#
# This script is executed at the end of each multiuser runlevel.(运行级别2-5，在各个发行版中的说明/设置都不太一样，对于Debian来说，都是同样的多用户模式（也就是正常模式）。) Make sure that the script will “exit 0” on success or any other value on error.
# In order to enable or disable this script just change the execution bits.
# By default this script does nothing.

3 8 月, 2014

admin

KnowledgeBase, Linux

Linux, rc.local, runlevel