Linux操作系统启动流程梳理
接触linux系统运维已经好⼏年了，常常被问到linux系统启动流程问题，刚好今天有空来梳理下这个过程：
⼀般来说，所有的操作系统的启动流程基本就是：
总的来说，linux系统启动流程可以简单总结为以下⼏步：
1）开机BIOS⾃检，加载硬盘。
2）读取MBR，进⾏MBR引导。
3）grub引导菜单(Boot Loader)。
4）加载内核kernel。
5）启动init进程，依据inittab⽂件设定运⾏级别
6）init进程，执⾏rc.sysinit⽂件。
7）启动内核模块，执⾏不同级别的脚本程序。
8）执⾏/etc/rc.d/rc.local
9）启动mingetty，进⼊系统登陆界⾯。
linux系统安装时，如果要想设置开启启动项，可以：
开机到BIOS提醒界⾯，按键F11（Dell服务器的做法）进⼊BIOS设置BOOT MENU，继⽽设置启动项：硬盘HD启动，光盘CD/DVD启动，还是U盘USB启动。
下⾯就linux操作系统的启动过程做⼀详细解析记录：
加载内核
操作系统接管硬件以后，⾸先读⼊ /boot ⽬录下的内核⽂件。
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10[root@bastion-IDC ~]# ll /boot/
total 21668
-rw-r--r--. 1 root root  105195 Nov 22  2013 config-2.6.32-431.el6.x86_64
drwxr-xr-x. 3 root root    1024 Aug 22 16:31 efi
drwxr-xr-x. 2 root root    1024 Aug 22 16:32 grub
-rw-------. 1 root root 15217153 Aug 22 16:32 initramfs-2.6.32-431.el6.x86_64.img drwx------. 2 root root    12288 Aug 22 16:24 lost+found
-rw-r--r--. 1 root root  193758 Nov 22  2013 symvers-2.6.32-431.el6. -rw-r--r--. 1 root root  2518236 Nov 22  2013 System.map-2.6.32-431.el6.x86_64 -rwxr-xr-x. 1 root root  4128368 Nov 22  2013 vmlinuz-2.6.32-431.el6.x86_64
启动初始化进程
内核⽂件加载以后，就开始运⾏第⼀个程序 /sbin/init，它的作⽤是初始化系统环境。
由于init是第⼀个运⾏的程序，它的进程编号（pid）就是1。其他所有进程都从它衍⽣，都是它的⼦进程。
确定运⾏级别
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。
Linux预置七种init运⾏级别（0-6）：
0：关机模式（相当于poweroff）
1：单⽤户模式（破解root密码的⽅法：）
2：⽆⽹络⽀持的多⽤户模式
3：有⽹络⽀持的多⽤户模式（也就是⽂本模式，⼯作中最常⽤的模式）
4：保留，未使⽤
5：有⽹络⽀持的X-windows⽀持多⽤户模式（也就是桌⾯图形模式）
6: 重新引导系统，即重启（相当于reboot）
init进程⾸先读取⽂件 /etc/inittab，它是运⾏级别的设置⽂件。
如果打开它，可以看到第⼀⾏是这样的：
[root@bastion-IDC ~]# cat /etc/inittab
....
id:3:initdefault:
initdefault的值是3，表明系统启动时的运⾏级别为3。如果需要指定其他级别，可以⼿动修改这个值。
那么，运⾏级别3有哪些什么程序呢，系统怎么知道每个级别应该加载哪些程序呢？
答案是每个运⾏级别在/etc⽬录下⾯，都有⼀个对应的⼦⽬录，指定要加载的程序。
  /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 /etc/rc3.d ⽬录中到底指定了哪些程序。
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4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34[root@bastion-IDC ~]# ll /etc/rc3.d/
total 0
lrwxrwxrwx. 1 root root 19 Aug 22 16:30 K10saslauthd -> ../init.d/saslauthd lrwxrwxrwx. 1 root root 18 Aug 22 16:47 K15svnserve -> ../init.d/svnserve lrwxrwxrwx. 1 root root 15 Aug 23 16:21 K25squid -> ../init.d/squid lrwxrwxrwx. 1 root root 19 Dec 23 13:14 K45memcached -> ../init.d/memcached lrwxrwxrwx. 1 root root 20 Aug 22 16:30 K50netconsole -> ../init.d/netconsole lrwxrwxrwx. 1 root root 13 Dec 21 17:45 K60nfs -> ../init.d/nfs
lrwxrwxrwx. 1 root root 20 Dec 21 17:45 K69rpcsvcgssd -> ../init.d/rpcsvcgssd lrwxrwxrwx. 1 root root 17 Nov 24 14:45 K75ntpdate -> ../init.d/ntpdate lrwxrwxrwx. 1 root root 20 Aug 22 16:31 K87multipathd -> ../init.d/multipathd lrwxrwxrwx. 1 root root 21 Aug 22 16:30 K87restorecond -> ../init.d/restorecond lrwxrwxrwx. 1 root root 15 Aug 22 16:30 K89rdisc -> ../init.d/rdisc
lrwxrwxrwx. 1 root root 22 Aug 22 16:31 S02lvm2-monitor -> ../init.d/lvm2-monitor lrwxrwxrwx. 1 root root 16 Aug 22 16:31 S07iscsid -> ../init.d/iscsid lrwxrwxrwx. 1 root root 19 Aug 22 16:30 S08ip6tables -> ../init.d/ip6tables lrwxrwxrwx. 1 root root 18 Aug 22 16:30 S08iptables -> ../init.d/iptables lrwxrwxrwx. 1 root root 17 Aug 22 16:30 S10network -> ../init.d/network lrwxrwxrwx. 1 root root 16 Aug 22 16:31 S11auditd -> ../init.d/auditd lrwxrwxrwx. 1 root root 17 Aug 22 16:30 S12rsyslog -> ../init.d/rsyslog lrwxrwxrwx. 1 root root 15 Dec 21 17:45 S13iscsi -> ../init.d/iscsi
lrwxrwxrwx. 1 root root 17 Dec 21 17:45 S13rpcbind -> ../init.d/rpcbind lrwxrwxrwx. 1 root root 17 Dec 21 17:45 S14nfslock -> ../init.d/nfslock lrwxrwxrwx. 1 root root 19 Aug 22 16:31 S15mdmonitor -> ../init.d/mdmonitor lrwxrwxrwx. 1 root root 17 Dec 21 17:45 S19rpcgssd -> ../init.d/rpcgssd lrwxrwxrwx. 1 root root 26 Aug 22 16:31 S25blk-availability -> ../init.d/blk-availability lrwxrwxrwx. 1 root root 15 Aug 22 16:30 S25netfs -> ../init.d/netfs
lrwxrwxrwx. 1 root root 19 Aug 22 16:30 S26udev-post -> ../init.d/udev-post lrwxrwxrwx. 1 root root 18 Oct 25 11:49 S50onealert -> ../init.d/onealert lrwxrwxrwx. 1 root root 14 Aug 22 16:31 S55sshd -> ../init.d/sshd
lrwxrwxrwx. 1 root root 16 Oct 26 09:47 S56xinetd -> ../init.d/xinetd lrwxrwxrwx. 1 root root 17 Aug 22 16:30 S80postfix -> ../init.d/postfix lrwxrwxrwx. 1 root root 15 Aug 22 16:30 S90crond -> ../init.d/crond lrwxrwxrwx. 1 root root 11 Aug 22 16:30 S99local -> ../rc.local
可以看到：
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motd，然后是rpcbing、数字相同时，则按照程序名的字母顺序启动，所以rsyslog会先于sudo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）。
加载开机启动程序
前⾯提到，七种预设的"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。
下⾯就是链接⽂件真正的指向
1 2[root@bastion-IDC ~]# ls -l /etc/rc3.d
lrwxrwxrwx. 1 root root 10 Aug 22 16:30 /etc/rc3.d -> rc.d/rc3.d
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 中寻启动脚本即可。
⽐如，我要重启iptables服务器，就运⾏下⾯的命令：
[root@bastion-IDC ~]# /etc/init.d/iptables restart
/etc/init.d 这个⽬录名最后⼀个字母d，是directory的意思，表⽰这是⼀个⽬录，⽤来与程序 /etc/init 区分。
⽤户登录
开机启动程序加载完毕以后，就要让⽤户登录了。
⼀般来说，⽤户的登录⽅式有三种：命令⾏登录、ssh登录、图形界⾯登录。这三种情况，都有⾃⼰的⽅式对⽤户进⾏认证。
1）命令⾏登录：init进程调⽤getty程序（意为get teletype），让⽤户输⼊⽤户名和密码。输⼊完成后，再调⽤login程序，核对密码（Debian还会再多运⾏⼀个⾝份核对程序/etc/pam.d/login）。如果密码正确，就从⽂件 /etc/passwd 读取该⽤户指定的shell，然后启动这个shell。
2）ssh登录：这时系统调⽤sshd程序（Debian还会再运⾏/etc/pam.d/ssh ），取代getty和login，然后启动shell。
3）图形界⾯登录：init进程调⽤显⽰管理器，Gnome图形界⾯对应的显⽰管理器为gdm（GNOME Display Manager），然后⽤户输⼊⽤户名和密码。如果密码正确，就读取/etc/gdm3/Xsession，启动⽤户的会话。
进⼊ login shell
所谓shell，简单说就是命令⾏界⾯，让⽤户可以直接与操作系统对话。⽤户登录时打开的shell，就叫做login shell。
Linuix默认的shell是Bash，它会读⼊⼀系列的配置⽂件。上⼀步的三种情况，在这⼀步的处理，也存在差异。
1）命令⾏登录：⾸先读⼊ /etc/profile，这是对所有⽤户都有效的配置；然后依次寻下⾯三个⽂件，这是针对当前⽤户的配置。
  ~/.bash_profile
  ~/.bash_login
  ~/.profile
需要注意的是，这三个⽂件只要有⼀个存在，就不再读⼊后⾯的⽂件了。⽐如，要是 ~/.bash_profile 存在，就不会再读⼊后⾯两个⽂件了。2）ssh登录：与第⼀种情况完全相同。
3）图形界⾯登录：只加载 /etc/profile 和 ~/.profile。也就是说，~/.bash_profile 不管有没有，都不会运⾏。
打开 non-login shell
linux怎么读取windows文件⽼实说，上⼀步完成以后，Linux的启动过程就算结束了，⽤户已经可以看到命令⾏提⽰符或者图形界⾯了。但是，为了内容的完整，必须再介绍⼀下这⼀步。
⽤户进⼊操作系统以后，常常会再⼿动开启⼀个shell。这个shell就叫做 non-login shell，意思是它不同于登录时出现的那个shell，不读
取/etc/profile和.profile等配置⽂件。
non-login shell的重要性，不仅在于它是⽤户最常接触的那个shell，还在于它会读⼊⽤户⾃⼰的bash配置⽂件 ~/.bashrc。⼤多数时候，我们对于bash的定制，都是写在这个⽂件⾥⾯的。
你也许会问，要是不进⼊ non-login shell，岂不是.bashrc就不会运⾏了，因此bash 也就不能完成定制了？事实上，Debian已经考虑到这个问题了，请打开⽂件 ~/.profile，可以看到下⾯的代码：
  if [ -n "$BASH_VERSION" ]; then
    if [ -f "$HOME/.bashrc" ]; then
      . "$HOME/.bashrc"
    fi
  fi
上⾯代码先判断变量 $BASH_VERSION 是否有值，然后判断主⽬录下是否存在 .bashrc ⽂件，如果存在就运⾏该⽂件。第三⾏开头的那个点，是source命令的简写形式，表⽰运⾏某个⽂件，写成"source ~/.bashrc"也是可以的。
因此，只要运⾏～/.profile⽂件，～/.bashrc⽂件就会连带运⾏。但是上⼀节的第⼀种情况提到过，如果存在～/.bash_profile⽂件，那么有可能不会运⾏～/.profile⽂件。解决这个问题很简单，把下⾯代码写⼊.bash_profile就⾏了。
  if [ -f ~/.profile ]; then
    . ~/.profile
  fi
这样⼀来，不管是哪种情况，.bashrc都会执⾏，⽤户的设置可以放⼼地都写⼊这个⽂件了。
Bash的设置之所以如此繁琐，是由于历史原因造成的。早期的时候，计算机运⾏速度很慢，载⼊配置⽂件需要很长时间，Bash的作者只好把配置⽂件分成了⼏个部分，阶段性载⼊。系统的通⽤设置放在 /etc/profile，⽤户个⼈的、需要被所有⼦进程继承的设置放在.profile，不需要被继承的设置放在.bashrc。
顺便提⼀下，除了Linux以外， Mac OS X 使⽤的shell也是Bash。但是，它只加载.bash_profile，然后在.bash_profile⾥⾯调⽤.bashrc。⽽且，不管是ssh登录，还是在图形界⾯⾥启动shell窗⼝，都是如此。

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