Linux 简介 & 启动过程

简介

             Linux 是一套免费使用和自由传播的开放源码的类 UNIX 操作系统，英文解释为： Linux is not Unix。1991 年由林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）在赫尔辛基大学上学时出于个人爱好而编写的，主要受到 Minix 和 Unix 思想的启发。

             Linux 能运行主要的 UNIX 工具软件、应用程序和网络协议。它支持 32 位和 64 位硬件。Linux 继承了 Unix 以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

             Linux 遵循 GNU 通用公共许可证（GPL），由于 Linux 是开放源码的自由软件，任何个人和机构都可以自由地使用 Linux 的所有底层源代码，修改和再发布一个符合自己需求的 Linux 发行版。

Linux 的发行版

             Linux 的发行版说简单点就是将 Linux 内核与应用软件做一个打包。目前市面上较知名的发行版有：Ubuntu、RedHat、CentOS、Debian、Fedora、SuSE、OpenSUSE、Arch Linux、SolusOS 等。

系统启动过程

             Linux系统的启动过程中会看到许多启动信息，但并没有想象中的那么复杂，其过程可以分为5个阶段：

• 内核的引导。
• 运行 init。
• 系统初始化。
• 建立终端 。
• 用户登录系统。

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。

             操作系统接管硬件以后，首先读入 /boot 目录下的内核文件。

运行init

             init 进程是系统所有进程的起点，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。init程序的类型：

• SysV: init, CentOS 5之前, 配置文件： /etc/inittab。
• Upstart: init,CentOS 6, 配置文件： /etc/inittab, /etc/init/*.conf。
• Systemd: systemd, CentOS 7,配置文件： /usr/lib/systemd/system、 /etc/systemd/system。

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(Apache Web服务器软件)，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(run level）。也就是说，启动时根据"运行级别"，确定要运行哪些程序。

             Linux系统有7个运行级别(runlevel)：

• 运行级别0：系统停机状态，系统默认运行级别不能设为0，否则不能正常启动
• 运行级别1：单用户工作状态，root权限，用于系统维护，禁止远程登录
• 运行级别2：多用户状态(没有NFS)
• 运行级别3：完全的多用户状态(有NFS)，登录后进入控制台命令行模式
• 运行级别4：系统未使用，保留
• 运行级别5：X11控制台，登录后进入图形GUI模式
• 运行级别6：系统正常关闭并重启，默认运行级别不能设为6，否则不能正常启动

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，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。

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 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。

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。

用户登录系统

             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

             对于运行级别为5的图形方式用户来说，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。

             本文主要讲的还是文本方式登录的情况：当看到mingetty的登录界面时，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 用户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。

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。

Linux 关机

             在linux领域内，大多用在服务器上，很少遇到关机的操作。毕竟服务器上跑一个服务是永无止境的，除非特殊情况下，不得已才会关机。

             正确的关机流程为：sync > shutdown > reboot > halt

sync 将数据由内存同步到硬盘中

             关机指令为：shutdown ，可以输入指令：man shutdown 来看一下帮助文档。

             例如你可以运行如下命令关机：

shutdown 关机指令，可以使用：man shutdown 来查看帮助文档。例如：
 
shutdown –h 10     // 计算机将在10分钟后关机，并且会显示在登陆用户的当前屏幕中。
shutdown –h 20:25  // 系统会在今天20:25关机
shutdown –h +10    // 十分钟后关机
shutdown -c        // 取消即将进行的关机
shutdown –h now    // 立马关机
shutdown –r now    // 系统立马重启
shutdown –r +10    // 系统十分钟后重启
init 0             // 立马关机
init 6             // 系统立马重启
reboot             // 重启，等同于：shutdown –r now
halt               // 关闭系统，发送一个 ACPI 信号来通知系统关机。等同于：shutdown –h now 和 poweroff

             注：不管是重启系统还是关闭系统，首先要运行 sync 命令，把内存中的数据写到磁盘中。

补充

             几个有时候很有用的快捷键；

Tab

[Tab]      // 接在一串指令的第一个字的后面，则为『命令补全』
[Tab]      // 接在一串指令的第二个字以后时，则为『文件补齐』

             若安装 bash-completion 软件，则在某些指令后面使用 [tab] 按键时，可以进行『选项/参数的补齐』功能！

Ctrl + C

             如果在Linux 底下输入了错误的指令或参数，想让当前的程序停掉，可以输入：Ctrl + c。

Ctrl + d

             键盘输入结束(End Of File, EOF 或 End Of Input)的意思，相当于输入 exit。例如，想直接离开终端窗口，可以直接按下：Ctrl  + d

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