[轉貼] 第五章 Boot,Initialization,Shutdown,and Runlevels

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第五章 Boot,Initialization,Shutdown,and Runlevels
一. Linux開機流程：
1. 當我們將電腦電源打開時，BIOS會先載入相關硬體資訊，BIOS內記載著開機順序、晶片組狀態、PnP開啟與否、cpu相關訊息 (cpu及系統溫度、風扇rpm等)、IDE HDD AUTO DETECTION (如PRI Master、PRI Slave、SEC Master…)、硬碟大小、記憶體大小、主機板相關訊息等。所以開機後，系統會先去讀取BIOS的資料。

2. 接著依BIOS設定的開機順序 (如 cdrom → floppy → HD) 依序讀取，若主機上沒放光碟片及磁碟片的話，就會從硬碟開機，這裡就假設從硬碟開機，所以接著下來便會先去讀取硬碟的第一個磁區，即是MBR。MBR所佔用的磁區空間為512 bytes，而磁區內分兩部分，第一部份放開機程式碼，空間大小約446 bytes，第二部分放partition table，空間大小約66 bytes。

　　3. 此時若將lilo置MBR，lilo就會被執行，接著就會有lilo的選單畫面出現，
　　　看您選擇要開啟哪個作業系統，若選擇linux，便載入linux核心，若選擇
　　　windows，就載入windows的核心。但若當初lilo不是放MBR，而是放
　　　super block，那這時候就會由MBR上面的開機程式碼去尋找哪個分割區
　　　設定為啟動 (Active)，如果是linux分割區設定啟動的話，就會出現lilo
　　　的選單畫面。

4. LILO (LInux LOader)：linux的開機程式兼具boot manager。LILO工作為載入linux核心或其它OS。
一般人習慣將kernel loader置MBR上，這樣在系統讀取BIOS的相關訊息後，就可直接讀取這裡的開機資訊 (如lilo、grub、spfdisk)。
(1) 將LILO置Linux分割區的第一磁區：
此時可搭配其它Boot Manager，如spfdisk、Boot Magic來製作啟動選單，另可將Linux OS設為Active，而由LILO擔任Boot Manager工作。(partition須為primary partition)
(2) 將LILO置MBR：
若Linux分割區 ( /boot ) 置Extended 時，由於MBR不支援Extended，所以會無法開啟linux OS，解決之道便是將LILO放置於MBR。
註：欲清除MBR內容可於DOS下執行fdisk /MBR。
(3) 將LILO置磁片：可從磁片開機。
<note>Linux核心位於 /boot內。


註： 製作開機片
　　　 redhat:
# mkbootdisk --device /dev/fd0 `uname –r`
openlinux:
X-WINDOW下：
　　　　　　K → preference → system → startup → Rescue Disc
文字介面下：
# dd if=/boot/vmlinuz-2.4.13 of=/dev/fd0
# rdev /dev/fd0 /dev/hda3 → boot partition

˙Linux的開機程式分LILO.GRUB(Grand Unified Boot loader)
其相關設定檔為 /etc/lilo.conf /boot/grub/menu.lst (或grub.conf)
若將LILO或GRUB放MBR，則其除具本身的開機啟動程式外，亦可做Boot Manager功能。

<補充> 安裝Windows及linux共存一顆硬碟。
(1)先安裝Windows OS
(2)再安裝linux：
安裝Linux最少須有兩個partition，即 / 及swap，一般習慣將 /boot也獨立一partition。
此時將 /boot置主分割區上並設定啟動(Active)，reboot後便可看到開機選單，此時選DOS便載入windows的核心，選linux便載入linux核心 (位於 /boot 下)。
(3)若您使用其它Boot Manager，如spfdisk，就要注意LILO須安裝於分割區 (如 /boot partation)上，而非MBR上。
(4)OS loader(開機載入核心的程式)一般放MBR上，若先放Windows loader再放Linux loader，則MBR的loader便是LILO(MBR上，每次只能放一個loader)。若先放linux再放Windows，則loader為Windows的，此時便無開機選單可選，因Windows loader只能開啟Windows的OS，其並不認得linux的檔案系統，所以自然也就無法載入linux核心。
(5) /boot分割區不要超過1024 cylinder，因LILO無法載入此範圍外的核心(無論lilo放MBR或 /boot上皆同)，不過話雖如此，還是有解決之道，
　　　　　首先，要確定硬碟有使用LBA ( Logical Block Address )模式，再來就是
　　　　　 你的BIOS需支援LBA模式。不過若您使用的是較新版的lilo或grub，就比較不需擔心這類的問題了。
　　　註：LBA是一種硬碟設備的定址技術，也就是將原本磁柱、磁頭、磁區編號定義成邏輯區塊位址，當硬碟容量超過8.4G以後，就會轉為以LBA
方式表示。

二. Linux開機執行步驟(硬碟開機)
1. 由LILO載入Linux Kernel。

2.Kernel載入後，執行的第一支程式為 /sbin/init (initial)，此即為系統的第一個行程，其PID為1。

3.接著init會去讀取 /etc/inittab，在這個檔案裡，可看到幾個系統啟動的執行等級(run level)：
0－ halt (Do not set initdefault to this) 關機。
　　 1－ Single user mode單人模式(系統出問題時，便可進入單人維護模式)。
2－ Multiuser,without NFS(networking)多人使用，無網路。
　　 3－ Full multiuser mode文字界面，多人使用，有網路。
　　 4－ unused　系統保留不使用。
　　 5－ Ｘ11 圖形界面，多人使用，有網路。
6－ reboot重新開機。

再來針對內容中的各欄位作說明:
/etc/inittab內，每一列有四個欄位，用：隔開。
id：run level：action：process
第一欄位為每個項目的識別碼id，1或2個字元(有的版本1-4字元)。系統設定的識別碼，不要更改。
第二欄位為run level，0~6，若空白，表所有run level皆適用(0除外)。
第三欄位為action，此欄告之init程式要如何處理此項目。
valid actions：
˙respawn：程序終止後，會重新啟動程序。若無此項設定，使用者
　　　　　 登出又登入時，便無法執行。
˙wait：一旦指定run level後，程序將被執行，且init會等待至程序停止。
˙boot：在系統開機期間，程序被執行 (忽略run level欄)。
˙bootwait：接上，且init程式會等待至程序停止 (忽略run level欄)。
˙initdefault：指定系統開機後，預設的run level (忽略process欄位)。
˙once：一旦指定runlevel後，程序將被執行。
˙sysinit：程序在系統開機期間執行，且其執行是在boot及bootwait紀錄之前(忽略runlevel欄)。
˙ctrlaltdel：user按下ctrl+alt+del後便reboot，故建議此功能勿開放(可將此行註解起來)。
由上可知boot、bootwait、sysinit的runlevel欄為空白的，即run level 1~6皆適用。
第四欄位為process：要執行的程式及參數。

4. init讀取 /etc/inittab內的順序 (redhat)
(1) id：3：initdefault：
→ 系統預設開機時執行runlevel 3，即以文字介面登入，若想以圖形介面登入，可將3改5即可。
(2) si：：sysinit：/etc/rc.d/rc.sysinit
→ rc.sysinit為系統執行的第一個script，其執行的工作如啟動swap、執行fsck、mount fs、load modules…等。
若想要讓一般使用者無法進入單人維修模式，可於該行後補上:
pw：S：wait：/sbin/sulogin
→ pw為自訂的id，只要不跟系統id重複即可，如此設定完後，任何
　　　　　　人在進入單人模式時，都需輸入root密碼，如此設定的好處是可防
　　　　　　止有心人士利用進入單人模式來滲入系統，但身為管理者的你，就
　　　　　　千萬不能忘記root密碼了。
此項設定，不論對硬碟或磁片開機都有效，但對使用光碟開機進入
　　　　　　rescue模式來說，就無法生效了。
　　　　　　
(3) 10：0：wait：/etc/rc.d/rc 0
11：1：wait：/etc/rc.d/rc　1
12：2：wait：/etc/rc.d/rc 2
13：3：wait：/etc/rc.d/rc 3
14：4：wait：/etc/rc.d/rc 4
15：5：wait：/etc/rc.d/rc 5
16：6：wait：/etc/rc.d/rc 6
→因系統預設runlevel 3，所以會去執行13：3：wait： /etc/rc.d/rc 3這一行，並由rc程式執行 /etc/rc.d/rc3.d內相關檔案。
我們仔細看rc3.d目錄，發覺其下都是連結檔，並連結至 /etc/rc.d/init.d目錄下的服務程式，這些服務程式都是script file。
如：S55 named→../init.d/named
K25squid →.. /init.d/squid
S (Startup.Source)：指系統在啟動時，會執行S開頭的link file所指向的scripts，其後所接數字大小表執行先後順序，小的先，而這些數字勿任意更動，因script間會有相依關係。
K (Kill)：指系統於結束時會執行的相關檔案。而開機時，以K開頭的scripts將不會被執行。
我們若切換至rc0.d目錄，可看出其下除halt、killall為S開頭，餘皆K開頭。
另外 /etc/rc.d/init.d目錄內的shell scripts都可提供相關命令參數來指
　　　　　 定、得知相關狀態。如以下：
　　　　　　　　start 啟動
　　　　　 stop 停止
　　　　　　　　restart 重新啟動
　　　　　　　　status 顯示目前狀態
　　　　　　　　舉例： # /etc/rc.d/init.d/named stop
# /etc/rc.d/init.d/httpd status
# /etc/rc.d/init.d/network restart

(4) /etc/rc.d/rc.local此為系統最後執行的script file，在系統完成大部份的開機程序後，接著便執行您個人化的系統設定，例如您想在開機時執行一些工作，便可將命令行(或寫成script)寫在這個檔案內，最常用者為模組額外掛載及防火牆。
<note>以上設定勿放rc.sysinit，避免upgrade後，造成資料遺失。

5. 當init工作執行告一段落後，就交棒由login程式執行，這時候就等您輸入使用者帳號密碼來讓系統做確認的動作。

6. # runlevel =>可看出系統預設runlevel為何，又如您想於命令列上變換執行runlevel，可輸入:
# init 0 或 # telinit 0
： ：
# init 6 或 # telinit6

註：openlinux在init讀取 /etc/inittab的順序：
　　　　 ˙執行預設runlevel。
　　　　 ˙執行相關scripts：/etc/rc.d : rc.modules、rc.serial、rc.boot、rc.local。
　　　　　　　 其主要執行項目與上面所提及的rc.sysinit差不多。
˙/etc/rc.d/rc 開始啟動相關服務，以runlevel 5為例，rc 程式會執行
/etc/rc.d/rc5.d相關連結檔，啟動 /etc/rc.d/init.d/ 下的scripts，而這些
scripts最後再根據 /etc/sysconfig/daemons來決定啟動哪些服務。

三. 開機故障排除：
1. 當系統因斷電、不正常關機造成資料損壞時，系統於開機過程會嘗試修復，若無法自動修復時便要實施手動修復。
假設您損壞區塊為 /dev/hda3 ( 非 / )，此時開機中途，screen會顯示press root password，您就照做，以便進行單人維護工作，接著輸入 fsck /dev/hda3，screen會顯示開始修復訊息，若有找到錯誤，會詢問
clear〔Y/N〕，此時輸入Y，等都完成後，便可reboot。

2. 進入單人模式修復：
在LILO開機選單中，按下ctrl+x時便可看見boot： 提示號，此時輸入boot：linux 1或linux single或linux –s就可進入單人模式。
若於開機選單中，按下ctrl+x後，再按下tab鍵，系統會將可開啟的os名稱列出 (redhat)。
˙當root密碼忘記時，可先進入單人模式後再執行:
# passwd root
<註>當LILO載入核心時，核心會將開機訊息寫入 /var/log/messages內，亦可用 # dmesg ∣less來看這些訊息。

四. 關機：shutdown.init.halt.reboot(ctrl+alt+del)
1. shutdown：其後若沒接參數，預設會reboot至單人模式。
# shutdown 2
→系統2分鐘後，將reboot至單人模式，也可寫成下式:
# shutdown +2

# shutdown –r 5
→系統5分鐘後reboot。在等待期間若按ctrl+c可取消。

# shutdown -h 3 ”note”
→系統3分鐘後關機，screen並顯示note字樣。

# shutdown –Fr now =>reboot時，force fs check。
# shutdown –h 18:30 ”system will halt at 18：30”

2. 其它關機或重開機指令：
# halt (# init 0)
# reboot (# init 6)
以上指令雖簡單，但不建議使用，因其不似shutdown指令，能透過廣播通知正在使用系統的user，諸如系統即將關機或重開機的訊息。

補充：在 /etc/inittab的後面還有以下敘述：
1：2345：respawn： /sbin/mingetty tty1
↓　　　　　↓
6：2345：respawn： /sbin/mingetty tty6
以上乃意謂著有6個終端機可供切換，可按下ctrl+alt+(F1~F6)來選擇使用哪個終端機，若只想提供1~4 (F1~F4)，可於5.6行前面加註#，再執行
# init q 或
# telinit q 以便重讀inittab，使其改變立即生效。
telinit為一soft link file，link至init。
而respawn用意，在於當使用者登出後，要再登入 (或其它user login) 時， /sbin/mingetty可重新執行，以便能順利登入終端機，否則會造成登入失敗。