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内容提要 本文以RedHat9.0和i386平台为例，剖析了从用户打开电源直到屏幕出现命令行提示符的整个Linux启动过程。并且介绍了启动中涉及到的各种文件。 阅读Linux源代码，无疑是深入学习Linux的最好方法。在本文对Linux启动过程的介绍中，我们也尝试从源代码的视角来更深入的剖析Linux的启动过程，所以其中也简单涉及到部分相关的Linux源代码，Linux启动这部分的源码主要使用的是C语言，也涉及到了少量的汇编。而启动过程中也执行了大量的shell(主要是bash shell)所写脚本。为了方便读者阅读，笔者将整个Linux启动过程分成以下几个部分逐一介绍，大家可以参考下图： 当用户打开PC的电源，BIOS开机自检，按BIOS中设置的启动设备(通常是硬盘)启动，接着启动设备上安装的引导程序lilo或gr 开始引导Linux，Linux首先进行内核的引导，接下来执行init程序，init程序调用了rc.sysinit和rc等程序，rc.sysinit和rc当完成系统初始化和运行服务的任务后，返回init；init启动了mingetty后，打开了终端供用户登录系统，用户登录成功后进入了Shell，这样就完成了从开机到登录的整个启动过程。  下面就将逐一介绍其中几个关键的部分：
Red Hat9.0可以使用lilo或gr 等引导程序开始引导Linux系统，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。这里使用了几个汇编程序来引导Linux，这一步泛及到Linux源代码树中的“arch/i386/boot”下的这几个文件：bootsect.S、setup.S、video.S等。 其中bootsect.S是生成引导扇区的汇编源码，它完成加载动作后直接跳转到setup.S的程序入口。setup.S的主要功能就是将系统参数（包括内存、磁盘等，由BIOS返回）拷贝到特别内存中，以便以后这些参数被保护模式下的代码来读取。此外，setup.S还将video.S中的代码包含进来，检测和设置显示器和显示模式。最后，setup.S将系统转换到保护模式，并跳转到 0x100000。 那么0x100000这个内存地址中存放的是什么代码？而这些代码又是从何而来的呢？ 0x100000这个内存地址存放的是解压后的内核，因为Red Hat提供的内核包含了众多驱动和功能而显得比较大，所以在内核编译中使用了“makebzImage”方式，从而生成压缩过的内核，在RedHat中内核常常被命名为vmlinuz，在Linux的最初引导过程中，是通过"arch/i386/boot/compressed/"中的head.S利用misc.c中定义的decompress_kernel()函数，将内核vmlinuz解压到0x100000的。 当CPU跳到0x100000时，将执行"arch/i386/kernel/head.S"中的startup_32，它也是vmlinux的入口，然后就跳转到start_kernel()中去了。start_kernel()是"init/main.c"中的定义的函数，start_kernel()中调用了一系列初始化函数，以完成kernel本身的设置。start_kernel()函数中，做了大量的工作来建立基本的Linux核心环境。如果顺利执行完start_kernel()，则基本的Linux核心环境已经建立起来了。 在start_kernel()的最后，通过调用init()函数，系统创建第一个核心线程，启动了init过程。而核心线程init()主要是来进行一些外设初始化的工作的，包括调用do_basic_setup()完成外设及其驱动程序的加载和初始化。并完成文件系统初始化和root文件系统的安装。 当do_basic_setup()函数返回init()，init()又打开了/dev/console设备，重定向三个标准的输入输出文件stdin、stdout和stderr到控制台，最后，搜索文件系统中的init程序（或者由init=命令行参数指定的程序），并使用 execve()系统调用加载执行init程序。到此init()函数结束，内核的引导部分也到此结束了， 第二部分：运行init
# # Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes # Default runlevel. The runlevels used by RHS are: ###启动时自动执行/etc/rc.d/rc.sysinit脚本(sysinit) l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 ###在启动过程中允许按CTRL-ALT-DELETE重启系统 # When our UPS tells us power has failed, assume we have a few minutes # If power was restored before the shutdown kicked in, cancel it. ###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， ###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) 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： 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Redhat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。 第三部分：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。
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链接文件，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开头的链接文件，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打头的链接，而且已经处于运行态了(以/var/lock/s sys/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。常见的守护进程有： amd：自动安装NFS守护进程 这些守护进程也启动完成了，rc程序也就执行完了，然后又将返回init继续下一步。 第五部分：建立终端
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1 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。 第六部分：登录系统，启动完成 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。
  下图中 先输入：#mingetty （注意：这里先回车，应该是进入等待，让用户输入程序 这里是login程序） 个人感觉输入 # mingetty tty1 更好 ----这样应该能定义控制台名字 然后 输入 login （调用 login）  出现登陆界面 
进入系统  查询进程启动过程：  显示  希望通过上面对Linux启动过程的剖析能帮助那些想深入学习Linux用户建立一个相关Linux启动过程的清晰概念，进而可以进一步研究Linux接下来是如何工作的 ============ 2 ==================
在古代（当然，是计算机的古代），启动一个计算机通常使用包含启动程序的打孔纸带载入或者是手动从前置面板上的地址、数据、控制开关上手动加载启动程序。我们现在使用的计算机使用了多种手段来简化启动过程，但是整个启动过程实质上并不是看起来那么简单。 在下面的部分，我们先从总体上看看Linux的启动过程，做到心中有数。然后再对每个步骤进行深入的解释。结合后面给出的参考代码，就可以对整个kernel的相关部分有比较深刻的理解了。 下图可以给你一个概览（比例尺大概是1：20,000，真的是很概…览） 当系统首次启动或重启时，处理器将执行一段特殊位置上的代码：对于PC机而言，是在主板的flash片子上保存的基本输入输出系统（BIOS），对于嵌入式系统，则是由CPU激活一个reset vector，启动flash或者ROM里面的一段特定程序。两种类型的过程是相似的，只是对于PC来说，哪些设备将会在启动过程中被使用有相当的灵活性（可以从硬盘、光盘、USB设备等等），因此需要由BIOS来选取设备。这里面的细节后面会讲到。 当启动使用的设备找到之后，所谓的first-stage boot loader就加载到RAM中执行了。这个boot loader的长度小于512bytes（一个磁盘的sector大小，记得吗？），它的任务就是加载后面的second-stage boot loader。 当所谓的second-stage boot loader加载并执行之后，Linux和一个可选的初始化RAM盘（临时的根文件系统）就被载入到内存中。然后控制权就从该boot loader转交给kernel映像。然后，kernel解压并初始化。这个过程中，boot loader检查系统上挂载的硬件，mount好root设备，并加载好必需的kernel module。完成这些工作之后，第一个user-space的程序（init）就开始运行，进行更高级别的初始化工作。 这些就是一个简要的linux系统启动过程。下面我们深入到每个部分。 系统启动时的动作和Linux最终运行的硬件平台有关。对于嵌入式系统而言，一个bootstrap环境，如U-Boot、RedBoot、MicroMonitor等，会在系统上电或复位后运行。具体来说，和嵌入式系统一起发布的flash特殊位置中的boot monitor会在上电或复位后，将Linux kernel映像加载到flash中，然后执行它。同时，这个boot monitor还会负责一部分系统测试和硬件初始化工作。也就是说嵌入式环境中，一个boot monitor会执行两个stage的boot loader的任务。
硬盘上，会有一个位于硬盘的第一个sector（也就是cylinder 0，head 0的sector1）的叫MBR（Master Boot Record）的地方，保存着primary boot loader。一旦这个boot loader加载到RAM，BIOS就把控制权交给它。
这时在内存中运行的从MBR搞来的Primary boot loader，包括了程序代码和分区表两个部分，如图2所示。512bytes中的前446bytes用来放loader，其中既有可执行代码也有错误消息文件。接下来的64bytes是四个分区表，每个16bytes。最后是两个bytes的magic number（其实就是0xAA55），主要是用来校验这个MBR是不是有效。 Primary boot loader的主要作用无非是把secondary boot loader (stage 2)加载进内存：它会顺序查看各个分区，当找到一个活动的分区时，它会检查一下其他的分区状态是不是都不是活动的。确定只有一个活动的分区后，该分区的boot record就会从设备上拷贝到RAM中执行。 Secondary或者说second-stage的boot loader其实就负责加载Linux kernel等。 我们常常把first-stage和second-stage的boot loaders合称为Linux Loader(LILO)或是x86 PC环境下的GRand Unified Bootloader (GR )。由于LILO有一些GR 不具备的优点，所以大部分的时候我们是使用GR ，因此主要讨论它 (你可以在本文后面的Resources部分找到更多关于GR 、LILO等相关内容的资料) 。 GR 的舒爽之处在于它能读懂Linux的文件系统，于是我们可以从ext2或者ext3文件系统加载Linux Kernel，而不像LILO那样，要从原始的sector中加载。实际上，GR 是把前面说的两个stage的boot loader扩展到三个阶段，也就是在stage1之后，加入了stage1.5 boot loader，来完成对文件系统的认知的。比如
当stage 2 加载完毕，GR 可以列出可用的kernel（在 当second-stage的boot loader加载到内存后，默认的kernel映像和
如果你不知道将要用于加载的kernel的名称，可以在GR 命令行中用/+Tab命令列出可用的kernel和 当kernel映像加载到内存中，并从stage 2的boot loader手中接过了控制权之后，我们要知道，这个kernel一般还不是一个可执行的kernel，而是压缩过的kernel映像。通常这个映像使用zlib压缩为zImage (compressed image，小于512KB) 或者是bzImage (big compressed image，大于512KB)。在这个映像的初始部分是一个小模块，进行一些基本的硬件初始化工作，然后把可执行的kernel部分解压出来，放到内存高位。接下来，这个模块就调用kernel，开始kernel引导工作。 以一个i386的映像为例，这个bzImage被激活后，会从位于 Figure 3. Linux kernel i386 启动流程中的函数调用 调用 在整个kernel的启动中，在stage 2的boot loader载入到内存中的initial-RAM disk ( kernel的启动和初始化完成后，kernel开始第一个用户空间程序。这也是整个过程中激活的第一个用标准C库编译的程序。 对于一个桌面Linux系统而言，一般来说启动后运行的第一个程序是/sbin/init。但这显然不是必须的：很多嵌入式系统不需要init提供的那么多功能（看看/etc/inittab就知道有多复杂了），所以你可以运行一个简单的脚本启动嵌入式程序。 从上面的叙述我们知道，和Linux系统本身一样，Linux的启动过程是非常灵活的。最初的loadlin boot loader提供了简便的启动linux的可能。接下来的LILO boot loader扩展了启动功能，但是没有区分文件系统的能力。最新一代的boot loaders，如GR 等，则支持从一系列文件系统（Minix到Reiser等）来启动Linux的功能。 学习资料
NAME总览 SYNOPSISmingetty [--noclear] [--nonewline] [--noiss] [--nohangup] [--nohostname] [--long-hostname] [--loginprog=/bin/login] [--nice=10] [--delay=5] [--chdir=/home] [--chroot=/chroot] [--autologin username] tty 描述 DESCRIPTIONmingetty 是一个用于虚拟终端的最小的 getty。不像 agetty(8) ， mingetty 不适于串行线。我建议使用 mgetty(8) 来替代。 选项 OPTIONS
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