linux 启动流程详解.doc

一、从哪里到哪里
本文旨在描述linux中内核如何调用启动，然后如何从img的文件系统切换到硬盘的过程。
描述起于：linux-2.6.11/init/main.c中函数 static int init(void * unused)
描述止于：/etc/rc.d/rc.sysinit文件的被调用
二、描写流程
在linux代码linux-2.6.11/init/main.c中init这个函数被调用时，初始启动的文件
系统镜像：/boot/initrd-2.6.11.12.img（以2.6.11.12内核为例）已被grub加载到
内存中，并已挂载到根目录上（"/"）。
1、我们先来看看initrd-2.6.11.12.img到底是个什么东西：
[root@wj-server1 tmp]# cd /tmp
[root@wj-server1 tmp]# cp /boot/initrd-2.6.11.12.img /tmp/initrd-2.6.11.12.gz
[root@wj-server1 tmp]# gunzip initrd-2.6.11.12.gz
解压缩后的文件为：
[root@wj-server1 tmp]# ls -l initrd-2.6.11.12
-rw-r--r--  1 root root 846848  7月 31 17:01 initrd-2.6.11.12
是一个CPIO格式的文件，该文件格式是种文件镜像让我们将它解开到一个目录中看看
其中的具体内容：
[root@wj-server1 tmp]# mkdir initrd
[root@wj-server1 tmp]# cd initrd
[root@wj-server1 initrd]# cpio -i  ../initrd-2.6.11.12
1654 blocks
[root@wj-server1 initrd]# gzip ../initrd-2.6.11.12
[root@wj-server1 initrd]# mv ../initrd-2.6.11.12.gz ../initrd-2.6.11.12.img
2、回到内核init函数中，看看如何调用/boot/initrd-2.6.11.12.img中/init脚本的
   ....
// 这里判断在grub装载的/boot/initrd-2.6.11.12.img中是否有"/init"这个文件？
if (sys_access((const char __user *) "/init", 0) == 0)
    execute_command = "/init"
else
    ....
// 如果有"/init"这个文件就先运行它。
if (executecommand)
    run_init_process(execute_command);
run_init_process("/sbin/init");
run_init_process("/etc/init");
run_init_process("/bin/init");
run_init_process("/bin/sh");
panic("No init found. Try passing init= option to kernel");
由代码我们看到kernel会先判断并运行/boot/initrd-2.6.11.12.img中的/init文件，我们
来看看该/boot/initrd-2.6.11.12.img/init文件的内容，我们上面已将该文件展开到目录
/tmp/initrd中：
[root@wj-server1 initrd]# cat ./init
#!/bin/nash     # 该文件是个nash的脚本文件
# 挂接proc文件系统
mount -t proc /proc /proc
# 不输出nash调试信息，由/proc/cmdline决定,cat /proc/cmdline我的启动参数
# 输出ro root=/dev/hda3 vga=791 splash=silent，如果该命令行中带了quiet参

# 数，则不输出nash提示信息。
setquiet
# 提示信息（这里提示因该放到上面去，mkinitrd-4.2.17-2mgc.rpm包中原来如是，
# 笔误？为什么这里牵涉到mkinitrd这个包类？因为：/boot/initrd-2.6.11.12.img
# 文件由下面命令生成：mkinitrd /boot/initrd-2.6.11.12.img 2.6.11.12）
echo Mounted /proc filesystem
# 挂接sys文件系统
echo Mounting sysfs
mount -t sysfs /sys /sys
# 创建/dev临时目录
echo Creating /dev
mount -o mode=0755 -t tmpfs /dev /dev
# 创建设备文件（这些设备文件在切换到硬盘后，由/etc/rc.sysinit中start_udev
# 重新创建）
mknod /dev/console c 5 1
mknod /dev/null c 1 3
mknod /dev/zero c 1 5
# 新建伪终端目录
mkdir /dev/pts
# 新建共享内存目录
mkdir /dev/shm
# 这里是调用的nash中的makedevs指令装载硬盘等块设备，不装载其他设备只装载
# 硬盘等块设备
echo Starting udev
# 告诉内核当发现新拔插设备时用"/sbin/hotplug"程序来处理
echo -n "/sbin/hotplug" > /proc/sys/kernel/hotplug
makedevs
makedevs # 这里多搞一次没必要
echo Creating root device
# 由grub启动命令行root=/dev/hda3来联接设备/dev/root到root变量所指定的启动
# 设备，见下面我的grub启动参数：
# kernel /boot/vmlinuz-2.6.11.12  ro root=/dev/hda3 vga=791 splash=silent
mkrootdev /dev/root
# 挂接/dev/root目录
echo Mounting root filesystem
mount -o defaults --ro -t ext3 /dev/root /sysroot
echo Switching to new root
# 切换根目录到设备/dev/root目录，运行完该命令根目录"/"->"/dev/hda3"
switchroot --movedev /sysroot
由上面的注释我们大概能够明白./init脚本的基本运行流程：
a、装载基本的内核系统文件和设备文件
b、根据grub的启动命令行参数，判断root根文件设备，参看/boot/grub/grub.conf文件中制定
的参数，该参数在内核启动后可有cat /proc/cmdline显示出来，nash和其他的一些程序也是通
过读该系统文件来去内核启动参数的。
c、在将从grub启动参数中获得根设备并将其与/dev/root设备联接以后，通过nash的switchroot
指令将/dev/root设备挂接到根目录上（"/"）
看看这样操作后，留下的痕迹：
[root@wj-server1 initrd]# ls -l /dev/root
lrwxrwxrwx  1 root root 9  7月 31 12:06 /dev/root -> /dev/hda3
[root@wj-server1 initrd]# mount
/dev/hda3 on / type ext3 (rw)
到此为止，已将硬盘设备装载到根目录下了，从而取代了原来有initrd.img文件的根位置。
3、再回头看看内核中main.c中init函数，看看如何调用/sbin/init处理/etc/inittab文件
    ....
// 如果有"/init"这个文件就先运行它。
if (execute_command)
    run_init_process(execute_command);
run_init_process("/sbin/init");
run_init_process("/etc/init");
run_init_process("/bin/init");
run_init_process("/bin/sh");
panic("No init found. Try passing init= option to kernel");
我们已经运行完run_init_process(execute_command);这里了，然后继续运行：
run_init_process("/sbin/init");
run_init_process("/etc/init");
run_init_process("/bin/init");
run_init_process("/bin/sh");
/sbin/init这个文件在SysVinit-2.85-34mgc.rpm这个包中，该程序的主要处理代码在文件：
sysvinit-2.85/src/init.c中，该文件主要查找和处理/etc/inittab文件，按照该文件的内容
依次做处理。
[root@wj-server1 initrd]# cat /etc/inittab
#
# inittab       This file describes how the INIT process should set up
#               the system in a certain run-level.
#
# Author:       Miquel van Smoorenburg,
#               Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes
#
# 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 multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11
#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
#
id:5:initdefault:                           # /sbin/init 根据这里判断启动的级别
# System initialization.
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit            # /sbin/init 会最先运行这个系统配置文件
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0                    # /sbin/init 根据上面取得的级别运行相应
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1                    # 目录下的启动脚本
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
# Trap CTRL-ALT-DELETE
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now    # 设置关机热键
# 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 your
# UPS connected and working correctly.
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"
# If power was restored before the shutdown kicked in, cancel it.
pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"
# Run gettys in standard runlevels
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1          # 建立6个登陆控制终端可以通过CTRL-ALT-F?
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2          # 切换，'?'表示第几个登陆控制台，比如第1
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3          # 个为F1，第2个为F2依次类推。F7为X11控制
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4          # 台，后面就没有了，所以在X下可以很灵活
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5          # 的切换到控制台下面操作。
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6
# Run xdm in runlevel 5
x:5

nce:/etc/X11/prefdm -nodaemon
通过内核中对/sbin/init的调用现在已经执行/etc/rc.d/rc.sysinit操作了。