Linux 系统启动过程

Linux的启动其实和windows的启动过程很类似，不过windows我们是无法看到启动信息的，而linux启动时我们会看到许多启动信息，例如某个服务是否启动。

Linux系统的启动过程大体上可分为五部分：内核的引导；运行init；系统初始化；建立终端 ；用户登录系统。

A 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。紧接着由启动设备上的grub程序开始引导linux，当引导程序成功完成引导任务后，Linux从它们手中接管了CPU的控制权，然后CPU就开始执行Linux的核心映象代码，开始了Linux启动过程。也就是所谓的内核引导开始了，在内核引导过程中其实是很复杂的，我们就当它是一个黑匣子，反正是linux内核做了一些列工作，最后内核调用加载了init程序，至此内核引导的工作就完成了。交给了下一个主角init。

B 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。inittab是一个不可执行的文本文件，它有若干行指令所组成。具体内容如下：（你可以在你的linux上执行命令 cat /etc/inittab 这样获得）

　　# 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 havenetworking)
　　#   3 - Full multiuser mode
　　#   4 - unused
　　#   5 - X11
　　#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
　　#
　　###表示当前缺省运行级别为5(initdefault)；
　　id:5:initdefault:
　　###启动时自动执行/etc/rc.d/rc.sysinit脚本(sysinit)
　　# System initialization.
　　si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
　　l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
　　l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
　　l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
　　l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
　　l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
　　###当运行级别为5时，以5为参数运行/etc/rc.d/rc脚本，init将等待其返回(wait)
　　l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
　　l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
　　###在启动过程中允许按CTRL-ALT-DELETE重启系统
　　# Trap CTRL-ALT-DELETE
　　ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
　　# 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"
　　###在2、3、4、5级别上以ttyX为参数执行/sbin/mingetty程序，打开ttyX终端用于用户登录，
　　###如果进程退出则再次运行mingetty程序(respawn)
　　# Run gettys in standard runlevels
　　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
　　###在5级别上运行xdm程序，提供xdm图形方式登录界面，并在退出时重新执行(respawn)
　　# Run xdm in runlevel 5
　　x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

以上面的inittab文件为例，来说明一下inittab的格式。其中以#开始的行是注释行，除了注释行之外，每一行都有以下格式：
　　id:runlevel:action:process

　　对上面各项的详细解释如下：

1. id

　　id是指入口标识符，它是一个字符串，对于getty或mingetty等其他login程序项，要求id与tty的编号相同，否则getty程序将不能正常工作。
2. Runlevel

runlevel是init所处于的运行级别的标识，一般使用0－6以及S或s。0、1、6运行级别被系统保留：其中0作为shutdown动作，1作为重启至单用户模式，6为重启；S和s意义相同，表示单用户模式，且无需inittab文件，因此也不在inittab中出现，实际上，进入单用户模式时，init直接在控制台（/dev/console）上运行/sbin/sulogin。在一般的系统实现中，都使用了2、3、4、5几个级别，在CentOS系统中，2表示无NFS支持的多用户模式，3表示完全多用户模式（也是最常用的级别），4保留给用户自定义，5表示XDM图形登录方式。7－9级别也是可以使用的，传统的Unix系统没有定义这几个级别。runlevel可以是并列的多个值，以匹配多个运行级别，对大多数action来说，仅当runlevel与当前运行级别匹配成功才会执行。
3. action
　　action是描述其后的process的运行方式的。action可取的值包括：initdefault、sysinit、boot、bootwait等：　initdefault是一个特殊的action值，用于标识缺省的启动级别；当init由核心激活以后，它将读取inittab中的initdefault项，取得其中的runlevel，并作为当前的运行级别。如果没有inittab文件，或者其中没有initdefault项，init将在控制台上请求输入runlevel。　　sysinit、boot、bootwait等action将在系统启动时无条件运行，而忽略其中的runlevel。其余的action（不含initdefault）都与某个runlevel相关。各个action的定义在inittab的man手册中有详细的描述。
4. process
　　process为具体的执行程序。程序后面可以带参数。

Tips: 如果你看不懂这个文件，没有关系，随着你对linux的深入了解，你再回过头看这个文件你就会豁然开朗的。但是你现在必须要明白runlevel的各个级别的含义。

C 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。

rc.sysinit约有850多行，但是每个单一的功能还是比较简单，而且带有注释，建议有兴趣的用户可以自行阅读自己机器上的该文件，以了解系统初始化所详细情况。由于此文件较长，所以不在本文中列出来，也不做具体的介绍。当rc.sysinit程序执行完毕后，将返回init继续下一步。通常接下来会执行到/etc/rc.d/rc程序。以运行级别3为例，init将执行配置文件inittab中的以下这行：
　　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。

D 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。

E 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。

在分析完用户名后，login将搜索/etc/passwd以及/etc/shadow来验证密码以及设置账户的其它信息，比如：主目录是什么、使用何种shell。如果没有指定主目录，将默认为根目录；如果没有指定shell，将默认为/bin/bash。

login程序成功后，会向对应的终端在输出最近一次登录的信息(在/var/log/lastlog中有记录)，并检查用户是否有新邮件(在/usr/spool/mail/的对应用户名目录下)。然后开始设置各种环境变量：对于bash来说，系统首先寻找/etc/profile脚本文件，并执行它；然后如果用户的主目录中存在.bash_profile文件，就执行它，在这些文件中又可能调用了其它配置文件，所有的配置文件执行后后，各种环境变量也设好了，这时会出现大家熟悉的命令行提示符，到此整个启动过程就结束了。

下一章  图形模式与文字模式的切换方式

环境变量PATH

上边提到了alias，也提到了绝对路径的/bin/rm ，然后你意识到没有，为什么我们输入很多命令时是直接打出了命令，而没有去使用这些命令的绝对路径？这是因为环境变量PATH在起作用了。请输入 echo $PATH，这里的echo其实就是打印的意思，而PATH前面的$表示后面接的是变量。

因为/bin 在PATH的设定中，所以自然就可以找到ls了。如果你将 ls 移动到 /root 底下的话，然后你自己本身也在 /root 底下，但是当你执行 ls 的时候，他就是不理你？怎么办？这是因为 PATH 没有 /root 这个目录，而你又将 ls 移动到 /root 底下了，自然系统就找不到可执行文件了，因此就会告诉你， command not found ！那么该怎么克服这种问题呢？
有两个方法，一种方法是直接将 /root 的路径加入 PATH 当中！如何增加？可以使用： 　
PATH=”$PATH”:/root
另一种方式则是使用完整档名，亦即直接使用相对或绝对路径来执行，例如：

/root/ls
./ls

关于rm，笔者使用最多便是-rf两个选项合用了。不管删除文件还是目录都可以。但是方便的同时也要多注意，万一你的手太快后边跟了/那样就会把你的系统文件全部删除的，切记切记。

ls 在前面的命令中多次用到它。现在你已经明白它的含义了吧。没有错，就是查看某个目录或者某个文件，是list的简写。ls 后可以跟一个目录，也可以跟一个文件。以下是ls的选项，在这里笔者并没有完全列出，只是列出了平时使用最多的选项。其他选项，你可以自行通过man ls 查询。
-a 全部的档案都列出，包括隐藏的。linux文件系统中同样也有隐藏文件。这些隐藏文件的文件名是以.开头的。例如.test, /root/.123, /root/.ssh 等等，隐藏文件可以是目录也可以是普通文件。
-l 详细列出文件的属性信息，包括大小、创建日期、所属主所属组等等。ll 这个命令等同于ls –l 。

--color=never/always/auto never即不要显示颜色，always 即总显示颜色，auto 是由系统自行判断。在Redhat/CentOS 系统中，默认是带颜色的，因为我们平时用的ls已经alias成了ls –color=tty 所以目录的颜色是蓝色的，而可执行文件的颜色是绿色。这样有助于帮我们区分文件的格式。

-d 后边跟目录，如果不加这个选项则列出目录下的文件，加上后只列车目录本身。

cp copy的简写，即拷贝。格式为 cp [选项] [ 来源文件 ] [目的文件] ，例如我想把test1 拷贝成test2 ，这样即可 cp test1 test2，以下介绍几个常用的选项
-d 这里涉及到一个“连接”的概念。连接分为软连接和硬连接。在以后的章节中会详细解释，现在你只要明白这里的软连接跟windows中的快捷方式类似即可。如果不加这个-d 则拷贝软连接时会把软连接的目标文件拷贝过去，而加上后，其实只是拷贝了一个连接文件（即快捷方式）。

上例中的ln 命令即为建立连接的，以后再做详细解释。
-r 如果你要拷贝一个目录，必须要加-r选项，否则你是拷贝不了目录的。

-i 如果遇到一个存在的文件，会问是否覆盖。在Redhat/CentOS系统中，我们使用的cp其实是cp –i

下面简单做一个小试验，很快你就会明白-i 选项的作用了。

上例中，touch 命令，看字面意思就是摸一下，没错，如果有这个文件，则会改变文件的访问时间，如果没有这个文件就会创建这个文件。前面说过echo，其实就是打印，在这里所echo的内容”abc” 和 “def”并没有显示在屏幕上，而是分别写进了文件 111和222, 其写入作用的就是这个大于号”>” 在linux中这叫做重定向，即把前面产生的输出写入到后面的文件中。在以后的章节中会做详细介绍，这里你要明白它的含义即可。而cat 命令则是读一个文件，并把读出的内容打印到当前屏幕上。该命令也会在后续章节中详细介绍。
-u 该选项仅当目标文件存在时才会生效，如果源文件比目标文件新才会拷贝，否则不做任何动作。
mv
移动的意思，是move的简写。格式为 mv [ 选项 ] [源文件] [目标文件]，下面介绍几个常用的选项。
-i 和cp的-i 一样，当目标文件存在时会问用户是否要覆盖。在Redhat/CentOS系统中，我们使用的mv其实是mv –i
-u 和上边cp 命令的-u选项一个作用，当目标文件存在时才会生效，如果源文件比目标文件新才会移动，否则不做任何动作。
该命令有集中情况，你注意到了吗？

1）
目标文件是目录，而且目标文件不存在；
2）
目标文件是目录，而且目标文件存在；
3）
目标文件不是目录不存在；
4）
目标文件不是目录存在；

目标文件是目录，存在和不存在，移动的结果是不一样的，如果存在，则会把源文件移动到目标文件目录中。不存在的话移动完后，目标文件是一个文件。这样说也许你会觉得有点不好理解，看例子吧。

windows下的重命名，在linux下用mv就可以搞定。
cat
比较常用的一个命令，即查看一个文件的内容并显示在屏幕上。
-n 查看文件时，把行号也显示到屏幕上。


上例中出现了一个”>>”，这个符号跟前面介绍的”>”的作用都是重定向，即把前面输出的东西输入到后边的文件中，只是”>>”是追加的意思，而用”>”，如果文件中有内容则会删除文件中内容，而”>>”则不会。
-A 显示所有东西出来，包括特殊字符

tac
其实是cat的反写，同样的功能也是反向打印文件的内容到屏幕上。

more
也是用来查看一个文件的内容。当文件内容太多，一屏幕不能占下，而你用cat肯定是看不前面的内容的，那么使用more就可以解决这个问题了。当看完一屏后按空格键继续看下一屏。但看完所有内容后就会退出。如果你想提前退出，只需按q键即可。
less
作用跟more一样，但比more好在可以上翻，下翻。空格键同样可以翻页，而按”j”键可以向下移动（按一下就向下移动一行），按”k”键向上移动。在使用more和less查看某个文件时，你可以按一下”/” 键，然后输入一个word回车，这样就可以查找这个word了。如果是多个该word可以按”n”键显示下一个。另外你也可以不按”/”而是按”?”后边同样跟word来搜索这个word，唯一不同的是，”/”是在当前行向下搜索，而”?”是在当前行向上搜索。
head head后直接跟文件名，则显示文件的前十行。如果加 –n 选项则显示文件前n行。

tail
和head一样，后面直接跟文件名，则显示文件最后十行。如果加-n 选项则显示文件最后n行。

-f 动态显示文件的最后十行，如果文件是不断增加的，则用-f 选项。如：tail -f /var/log/messages

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。

下一章  学会使用快捷键

文件的所属主以及所属组

一个linux目录或者文件，都会有一个所属主和所属组。所属主，即文件的拥有者，而所属组，即该文件所属主所在的一个组。Linux这样设置文件属性的目的是为了文件的安全。例如，test文件的所属主是user0 而test1文件的所属主是user1，那么user1是不能查看test文件的，相应的user0也不能查看test1文件。然后有这样一个应用，我想创建一个文件同时让user0和user1来查看怎么办呢？

这时“所属组”就派上用场了。即，创建一个群组users，让user0和user1同属于users组，然后建立一个文件test2，且其所属组为users，那么user0和user1都可以访问test2文件。
Linux文件属性不仅规定了所属主和所属组，还规定了所属主（user）、所属组(group)以及其他用户（others）对该文件的权限。你可以通过ls -l 来查看这些属性。

学会使用快捷键

Ctrl + C：这个是用来终止当前命令的快捷键，当然你也可以输入一大串字符，不想让它运行直接Ctrl + C，光标就会跳入下一行。

Tab： 这个键是最有用的键了，也是笔者敲击概率最高的一个键。因为当你打一个命令打一半时，它会帮你补全的。不光是命令，当你打一个目录时，同样可以补全，不信你试试。



Ctrl + D： 退出当前终端，同样你也可以输入exit。

Ctrl + Z： 暂停当前进程，比如你正运行一个命令，突然觉得有点问题想暂停一下，就可以使用这个快捷键。暂停后，可以使用fg 恢复它。

Ctrl + L： 清屏，使光标移动到第一行。

下一章  学会查询帮助文档 — man

linux文件属性

上例中，用ls –l 查看当前目录下的文件时，共显示了9列内容（用空格划分列），都代表了什么含义呢？
第1列，包含的东西有该文件类型和所属主、所属组以及其他用户对该文件的权限。第一列共10位。其中第一位用来描述该文件的类型。上例中，我们看到的类型有”d”, “-“ ，其实除了这两种外还有”l”, “b”, “c”,”s”等。
d 表示该文件为目录；
- 表示该文件为普通文件；
l 表示该文件为连接文件（linux file），上边提到的软连接即为该类型；





b 表示该文件为块设备文件，比如磁盘分区





c 表示该文件为串行端口设备，例如键盘、鼠标。
s 表示该文件为套接字文件（socket），用于进程间通信。

后边的9位，每三个为一组。均为rwx 三个参数的组合。其中r 代表可读，w代表可写，x代表可执行。前三位为所属主（user）的权限，中间三位为所属组（group）的权限，最后三位为其他非本群组（others）的权限。下面拿一个具体的例子来述说一下。

一个文件的属性为-rwxr-xr-- ，它代表的意思是，该文件为普通文件，文件拥有者可读可写可执行，文件所属组对其可读不可写可执行，其他用户对其只可读。

对于一个目录来讲，打开这个目录即为执行这个目录，所以任何一个目录必须要有x权限才能打开并查看该目录。例如一个目录的属性为 drwxr--r-- 其所属主为root，那么除了root外的其他用户是不能打开这个目录的。

第2列，表示为连接占用的节点（inode），若为目录时，通常与该目录地下还有多少目录有关系，关于连接（link）在以后章节详细介绍。

第3列，表示该文件的所属主。

第4列，表示该文件的所属组。

第5列，表示该文件的大小。

第6列、第7列和第8列为该文件的创建日期或者最近的修改日期，分别为月份日期以及时间。

第9列，文件名。如果前面有一个. 则表示该文件为隐藏文件。

学会查询帮助文档 — man

这个man 通常是用来看一个命令的帮助文档的。例如：

输入 man ls 其实格式为 man + 命令
你就会看到相关的帮助文档了。从命令的介绍到命令的参数以及用法介绍的都非常详细的。不错吧。

下一章 Linux系统目录结构

umask

上边也提到了默认情况下，目录权限值为766，普通文件权限值为644。那么这个值是由谁规定呢？追究其原因就涉及到了umask。
umask语法： umask xxx （这里的xxx代表三个数字）
查看umask值只要输入umask然后回车。 umask预设是0022，其代表什么含义？先看一下下面的规则：
1）若用户建立为普通文件，则预设“没有可执行权限”，只有rw两个权限。最大为666（-rw-rw-rw-）
2）若用户建立为目录，则预设所有权限均开放，即777（drwxrwxrwx）
umask数值代表的含义为，上边两条规则中的默认值（文件为666，目录为777）需要减掉的权限。所以目录的权限为(rwxrwxrwx) – (----w--w-) = (rwxr-xr-x)，普通文件的权限为(rw-rw-rw-) – (----w--w-) = (rw-r--r--)。umask的值是可以自定义的，比如设定umask 为 002，你再创建目录或者文件时，默认权限分别为(rwxrwxrwx) – (-------w-) = (rwxrwxr-x)和(rw-rw-rw-) – (-------w-) = (rw-rw-r--)。





umask 可以在/etc/bashrc里面更改，预设情况下，root的umask为022，而一般使用者则为002，因为可写的权限非常重要，因此预设会去掉写权限。