Linux⽂件系统启动过程及login的实现（busybox）
1. busybox简介
busybox是⼀个集成了⼀百多个最常⽤linux命令和⼯具的软件，它将许多常⽤的LINUX命令和⼯具结合到了⼀个单独的可执⾏程序中。虽然与相应的GNU⼯具⽐较起来,busybox所提供的功能和参数略少，但在⽐较⼩的系统（例如启动盘）或者嵌⼊式系统中，已经⾜够了。
busybox在设计上就充分考虑了硬件资源受限的特殊⼯作环境。它采⽤⼀种很巧妙的办法减少⾃⼰的体积：所有的命令都通过“插件”的⽅式集中到⼀个可执⾏⽂件中，在实际应⽤过程中通过不同的符号链接来确定到底要执⾏哪个操作。例如最终⽣成的可执⾏⽂件为busybox，当为它建⽴⼀个符号链接ls的时候，就可以通过执⾏这个新命令实现列⽬录的功能。采⽤单⼀执⾏⽂件的⽅式最⼤限度地共享了程序代码，甚⾄连⽂件头、内存中的程序控制块等其他操作系统资源都共享了，对于资源⽐较紧张的系统来说，是最合适不过了。
Busybox配置如下：
Build Options--->
[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)
Installation Options --->
Login/Password Management Utilities --->
Do you want to build BusyBox with a Cross Compiler。如果要对其他平台进⾏编译就要选择它并设置相应的编译程序前缀。我们选择armv5l-linux-，前⾯加上绝对路径。
Login/Password Management Utilities--->
[*]Use internal password and group functions rather than system functions。这⾥设置使⽤busybox⾃⼰的password和shadow⽂件的功能。
如果需要⼀个交互的登录界⾯，则选择getty、login和passwd
linux配置环境变量jdk编译make TARGET_ARCH=arm，⽣成的⽬标代码位于_install⽬录下。
2. ⽂件系统启动过程
Linux的启动过程主要分成两个阶段：
  1.启动内核。在这个阶段，内核装⼊内存并在初始化每个设备驱动器时打印信息。
  2.执⾏程序init。装⼊内核并初始化设备后，运⾏init程序。init程序处理所有程序的启动，包括重要系统程序和其它指定在启动时装⼊的软件。textarea去掉边框
现在主要详细介绍⼀下⽂件系统的启动过程，即linux启动过程的第⼆阶段，⼤概分为以下⼏个过程：
(1)运⾏init
init的进程号是1，从这⼀点就能看出，init进程是系统所有进程的起点，linux在完成核内引导以后，就开始运⾏init程序。init程序需要读取配置⽂件/etc/inittab，以查看下⼀步做什么。inittab是⼀个不可执⾏的⽂本⽂件，它有若⼲⾏指令所组成，告诉 init 要进⼊什么运⾏级别，以及在哪⾥可以到该运⾏级别的配置⽂件。以下是qsan的inittab⽂件（部分注释省略）：
# The default runlevel.
id:4:initdefault:
# Boot-time system configuration/initialization script.
# This is run first except when booting in emergency (-b) mode.
si::sysinit:/etc/init.d/rcS
# /etc/init.d executes the S and K scripts upon change of runlevel.
l0:0:wait:/etc/init.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/init.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/init.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/init.d/rc 3
l3:3:wait:/etc/init.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/init.d/rc 4
l6:6:wait:/etc/init.d/rc 6
# Trap CTRL-ALT-DELETE
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -h now
# /sbin/getty invocations for the runlevels.
# Example how to put a getty on a serial line (for a terminal)
T0:134:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100
T1:1:respawn:/sbin/getty -L ttyS1 115200 vt100
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
id – ⼊⼝标识符，⽤于标识⽂件/etc/inittab中的每⼀个登记项。它是⼀个1-4位的字符串，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。
runlevel – 运⾏级。说明该登记项适⽤于哪⼀个运⾏级。为空表⽰适⽤于所有级别.它是init所处于的运⾏级别标识，⼀般使⽤0－6以及S或s。0、1、6运⾏级别被系统保留。0作为halt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。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。
action – 定义init命令应该向进程实施什么动作。包括以下：
respawn－⽆论何时它终⽌，均重新启动命令
wait－运⾏命令⼀次。在继续之前，init等待它终⽌
once－运⾏命令⼀次
boot－命令在启动过程中运⾏。忽略运⾏等级字段
bootwait－命令在启动过程中运⾏，忽略运⾏等级字段。在继续之前，init等待该进程终⽌
initdefault－定义Linux系统的默认运⾏等级
powerwait－停电时命令运⾏。在继续之前，init等待该进程终⽌
powerfail－停电时命令运⾏。在继续之前，init不等待该进程终⽌
powerokwait－恢复电⼒时命令运⾏。在继续之前，init等待该进程终⽌
powerfailnow－UPS发出电池即将耗尽的信号时，运⾏该命令
process - 是具体的执⾏程序。程序后⾯可以带参数。个人网站设计主题
(2)系统初始化item英语怎么读
sysinit、boot、bootwait等action将在系统启动时⽆条件运⾏，⽽忽略其中的runlevel。因此init进程⾸先会执⾏etc/init.d/rcS脚本，rcS内容如下：
#⾸先，定义PATH、runlevel、prevlevel然后导出到环境中
PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
runlevel=S
prevlevel=N
umask 022
export PATH runlevel prevlevel
#然后，判断是不是第⼀次安装系统，如果是，则检查并且执⾏安装程序留下的脚本
if [ -x /sbin/unconfigured.sh ]
then
/sbin/unconfigured.sh
fi
. /etc/default/rcS
export VERBOSE
#捕捉INT、QUIT、TSTP信号，
trap":"INT QUIT TSTP
#检查/etc/rcS.d/⽬录，看是否有以S开头并且紧跟两个字符（实际上#⼀般是两个数字0－99）命名的⾮普通(! -f"$i")⽂件，如果有则根据#⽂件的类型作出两个选择
# 1，是.sh结尾的脚本时执⾏
# 2，如果不是.sh结尾的脚本，则传递给start参数执⾏这个⽂件
for i in /etc/rcS.d/S??*
do
# Ignore dangling symlinks for now.
[ ! -f"$i"]&& continue
case"$i"in
*.sh)
# Source shell script for speed.
(
trap - INT QUIT TSTP
set start
. $i
)
;;
*)
# No sh extension, so fork subprocess.
$i start
;;
esac
done
#这是为了兼容其他系统的/etc/rc.boot脚本
[ -d /etc/rc.boot ]&& run-parts /etc/rc.boot
#这也是⽤于第⼀次安装系统后需要执⾏的脚本，安装成功后，系统上
#⼀般没有这个脚本
if [ -x /sbin/setup.sh ]
then
/sbin/setup.sh
fi
#/etc/rc.S/rcS脚本执⾏结束.返回/inittab
(3)启动对应运⾏级别的守护进程
返回/inittab，接下来根据系统进⼊的运⾏级别，启动对应运⾏级别的守护进程，这⾥为4，init将执⾏配置⽂件inittab中的以下这⾏：
l4:4:wait:/etc/init.d/rc 4
这⼀⾏表⽰以4为参数运⾏/etc/rc.d/rc，/etc/rc.d/rc是⼀个Shell脚本，它接受4作为参数，去执⾏/etc/rc.d/rc4.d/⽬录下的所有的rc启动脚本，/etc/rc.d/rc4.d/⽬录中的这些启动脚本实际上都是⼀些链接⽂件，⽽不是真正的rc启动脚本，真正的rc启动脚本实际上都是放在/etc/rc.d/init.d/⽬录下。⽽这些rc启动脚本有着类似的⽤法，它们⼀般能接受start、stop、restart、status等参数。
/
etc/rc.d/rc4.d/中的rc启动脚本通常是K或S开头的链接⽂件，对于以S开头的启动脚本，将以start参数来运⾏。⽽如果发现存在相应的脚本也存在K打头的链接，⽽且已经处于运⾏态了(以/var/lock/subsys/下的⽂件作为标志)，则将⾸先以stop为参数停⽌这些已经启动了的守护进程，然后再重新运⾏。这样做是为了保证是当init改变运⾏级别时，所有相关的守护进程都将重启。
(4)建⽴终端
rc执⾏完毕后，返回init。这时基本系统环境已经设置好了，各种守护进程也已经启动了。init接下来会打开终端，以便⽤户登录系统，如以下2⾏：
T0:134:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100
T1:1:respawn:/sbin/getty -L ttyS1 115200 vt100
从上⾯可以看出在1、3、4的运⾏级别中将以respawn⽅式运⾏getty程序，它会显⽰⼀个⽂本登录界⾯，这个界⾯就是我们经常看到的登录界⾯，在这个登录界⾯中会提⽰⽤户输⼊⽤户名，⽽⽤户输⼊的⽤户名将作为参数传给login程序来验证⽤户的⾝份。
linux建立文件系统的命令注意：如果想绕过登录验证过程，想直接进⼊shell界⾯的话，则把以上两⾏注释掉，改为：T0:134:respawn:/bin/sh
(5)登录系统，启动完成
getty进程接收到⽤户名后，启动login进程.
login进程要求⽤户输⼊⼝令.
⽤户输⼊⼝令.
login进程对username和password进⾏检查.
login启动shell进程.
shell进程根据/etc/password中的shell类型，启动相应的shell.并启动/etc/profile⽂件和$HOME/.bash_profile⽂件.最后出现shell 提⽰符，等待⽤户输⼊命令.
⾄此，启动过程结束。
3. login验证过程
Linux的帐号验证程序是login，login会接收getty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帐户的其它信息，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/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，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。
以下是passwd，shadow和group脚本的格式说明：
/etc/passwd密码⽂件的格式如下所⽰：
⽤户名:⼝令:⽤户标识号：组标识号：注释性描述：主⽬录：登录Shell
user_name:password:uid:gid:comment:home:shell
每⾏有很多项组成，项与项之间⽤":"隔开.每项的说明如下:
user_name ⽤户名
password 登录密码，初始设置时为空
uid ⽤户识别号(User ID)，是⼀数值，每个⽤户的识别号不同
gid ⽤户组识别号，参见/etc/group⽂件
comment 注释，可以任意字符,⼀般⽤来说明⽤户的⾝份特征
home 家⽬录名
shell 该⽤户缺省shell,⼀般取值为:/bin/sh,/bin/ksh,/bin/csh
/etc/shadow⽂件格式如下：
登录名：加密⼝令：最后⼀次修改时间：最⼩时间间隔：最⼤时间间隔：警告时间：不活动时间：失效时间：标志
pdb数据库是什么数据库username:passwd:last:may:must:warn:expire:disable:reserved
username 使⽤者名称
passwd 编码密码
last 密码上次更动⽇期，以从1970年1⽉1⽇算起的天数代表
may 密码改变前天数
must 密码最常使⽤天数
warn 代表期限前⼏天就事先警告使⽤者
expire 超过密码过期天数后，就关闭该帐号
disable 帐号关闭，以从1970年1⽉1⽇算起的天数代表
reserved 预备栏位
/etc/group⽂件格式如下：
group_name:password:gid:members_list
每⾏有四项组成，项与项之间⽤":"隔开.
group_name ⽤户组名
password ⽤户组密码,⼀般为空
gid ⽤户组识别号(Group ID)，是⼀数值，每个组的识别号不同
members_list 该组成员列表，由⼀个或多个⽤户名组成,⽤户名之间⽤逗号隔开

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