Linux的启动过程及init进程

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Linux下有三个特殊进程:

  • idle进程(pid=0)
    idle进程其前身是系统创建的第一个进程,0号进程,也唯一一个没有通过fork()或者kernel_thread产生的进程,由系统自动创建,运行在内核态。0号进程在创建了init进程后,演变成为idle进程。主处理器上的idle进程是由原始进程(0号进程)演变而来,从处理器上的idle进程是由init进程fork得到的,pid也为0。idle进程的优先级最低,不参与调度,只有在运行队列为空时才调度。
  • init进程(pid=1)
    init进程由0号进程创建,完成系统的初始化,是第一个用户进程,是其他所有用户进程的父进程。
  • kthreadd进程(pid=2)
    kthreadd进程由idle通过kernel_thread创建,始终运行在内核空间,负责内核进程的调度和管理。

init进程一开始是内核态,然后在运行了一个用户态的init程序之后,转成用户态,之后只能在用户态工作。用户想要进入内核态只能通过调用API。
init进程要把自己转换成用户态,就需要运行一个用户态的应用程序(init程序),需要运行这个程序就需要找到这个程序,需要找到这个程序就需要挂载根文件系统,因为所有的应用程序都在文件系统中。
所以,需要先挂载根文件系统,并找到用户态下的init程序。

Linux中的所有进程都是由init进程创建并运行的。首先Linux内核启动,然后在用户空间中启动init进程,再启动其他进程。在系统启动完成后,init进程将变成守护进程监视系统的其他进程。
init启动了login进程(用户登录进程),命令行进程(提供命令行环境),shell进程(提供命令解释和执行)
其中,shell进程是用户登录后运行的第一个程序。

运行级别:

0  关机
1  单用户
2  多用户,会启动网络功能,但不会启动NFS,是维护模式
3  多用户
4  不使用,预留
5  图形化界面
6  重启
emergency  急救模式

直接使用init+运行级别

在centos7中,init进程是systemed进程;在centos6中是upstart进程;在centos5中是init进程,在unbuntu中是init进程。

Centos7启动过程:
init.png
1.打开电源
2.POST加电自检。初始化硬件设备,检查系统主要外围设备。启动固化在主板上的ROM芯片上的BIOS程序,BIOS程序会检测内存,CPU,IO设备等是否能正常运行。只要一通电,CPU就会自动加载BIOS程序,检测完成之后进行硬件的初始化。
3.根据BIOS启动的顺序依次扫描各个引导设备,读取MBR(主引导扇区,是硬盘的第一个扇区)中的主引导程序bootloader并加载到内存执行。
启动.png
4.执行MBR中的BootLoader(centos7是GRUB2),加载其配置文件,提供一个菜单给用户,选择要启动的系统或者内核版本。
5.加载内核,内核得到系统控制权后,进行初始化。探测可识别的硬件设备,加载硬件驱动程序,以只读方式挂载文件系统,运行用户空间的第一个程序systemed。
6.加载systemed的配置文件,根据配置文件设置默认运行级别。
7.运行系统初始化脚本/etc/rc.d/rc.sysinit,完成系统初始化。
8.启动终端,打印登录提示符。

unit文件:
systemed可以管理所有的系统资源,不同的资源统称为unit文件。
unit文件一共有12种文件类型:

  • .service:系统服务
  • .target:多个unit组成的一组,引导其他unit,代替了以前的运行级别
  • .device:硬件设备
  • .mount:文件系统的挂载点
  • .automount:自动挂载点
  • .path:用于监控指定的目录变化,并触发其他unit运行,用于定义文件系统的一个文件或目录
  • .scope:描述一些系统服务的分组信息,不是用户创建的,系统自己产生的
  • .slice:进程组
  • .snapshot:systemed快照
  • .socket:进程间通信的socket
  • .swap:用于做虚拟内存的交换分区,标识swap设备
  • .timer:定时器
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