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Linux 操作系统的启动首先从 BIOS 开始#xff0c;接下来进入 boot loader#xff0c;由 bootloader 载入内核#xff0c;进行内核初始化。内核初始化的最后一步就是启动 pid 为 1 的 init 进程#xff0c;这个进程是系统的第一个进程#xff0c;它负责产生…init系统简介:
Linux 操作系统的启动首先从 BIOS 开始接下来进入 boot loader由 bootloader 载入内核进行内核初始化。内核初始化的最后一步就是启动 pid 为 1 的 init 进程这个进程是系统的第一个进程它负责产生其他所有用户进程。
init 的一些特点
init是Linux系统操作中不可缺少的程序之一。所谓的init进程它是由内核启动的第一个用户级进程。内核自行启动已被装入内存开始运行并已初始化所有的设备驱动程序和数据结构等之后就通过启动一个用户级程序init的方式完成引导进程。所以init始终是第一个进程其进程编号始终为1。仅仅将内核运行起来是毫无实际用途的必须由 init 系统将系统代入可操作状态。比如启动外壳 shell 后便有了人机交互这样就可以让计算机执行一些预订程序完成有实际意义的任务这其实就是就是后面所说的内核态到用户态的转变。内核会在过去曾使用过init的几个地方查找它它的正确位置对Linux系统来说是/sbin/init。如果内核找不到init它就会试着运行/bin/sh如果运行失败系统的启动也会失败。
Linux下的三个特殊进程
Linux下有三个特殊的进程idle进程(PID0)init进程(PID1)和kthreadd(PID2)
idle进程由系统自动创建运行在内核态。idle进程其pid0其前身是系统创建的第一个进程也是唯一一个没有通过fork或者kernel_thread产生的进程。完成加载系统后演变为进程调度、交换。kthreadd进程由idle通过kernel_thread创建并始终运行在内核空间负责所有内核进程的调度和管理。它的任务就是管理和调度其他内核线程kernel_thread, 会循环执行一个kthread的函数该函数的作用就是运行kthread_create_list全局链表中维护的kthread, 当我们调用kernel_thread创建的内核线程会被加入到此链表中因此所有的内核线程都是直接或者间接的以kthreadd为父进程 。init进程由idle通过kernel_thread创建在内核空间完成初始化后加载init程序。在这里我们就主要了解下init进程init进程由0进程创建完成系统的初始化是系统中所有其他用户进程的祖先进程 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进程再启动其他系统进程。在系统启动完成后init将变成为守护进程监视系统其他进程。内核态转变为用户态
大致过程为0号进程-1号内核进程-1号用户进程init进程-getty进程-shell进程
init进程完成从内核态向用户态的转变 一个进程先后两种状态
init进程刚开始运行的时候是内核态它属于一个内核线程然后运行一个用户态下面的程序后如/sbin/init把自己转成用户态后面的进程需要工作在用户态下。 init进程完成了从内核态到用户态的过渡因此后续的其他进程都可以工作在用户态。
init进程在内核态下的工作内容
主要是挂载根文件系统并试图找到用户态下的那个init程序。这句话看出init进程是早于init程序运行的。
init进程要把自己转成用户态就必须运行一个用户态的应用程序要运行这个应用程序就必须得找到这个应用程序要找到这个应用程序就必须得挂载根文件系统因为所有的应用程序都在文件系统中。
内核源代码中的所有函数都处于内核态执行其中任何一个都不能脱离内核态。而应用程序必须不属于内核源代码这样才能保证应用程序处于用户态。这里执行的init程序和内核不在一起由根文件系统另外提供。
init进程在用户态下的工作内容
init进程大部分有意义的工作都是在用户态下进行的。init进程对操作系统的意义在于其他所有的用户进程都直接或者间接派生自init进程。
init进程如何从内核态跳跃到用户态 还能回来不
init进程处于内核态时通过函数do_execve来执行一个用户空间编译链接的应用程序就跳跃到用户态了。
跳跃过程中进程号没有改变一直是进程1。跳跃过程是单向的一旦执行init程序转到用户态整个操作系统就算真正运转起来了以后只能在用户态下工作用户态下想要进入内核态只能通过调用API。
1、init进程挂载了根文件系统 1prepare_namespace函数挂载根文件系统。
2根文件系统在哪里根文件系统的文件系统类型是什么
uboot通过传参来告诉内核这些信息。 uboot传参中的root/dev/mmcblk0p2 rw 这一句就是告诉内核根文件系统在哪里。 uboot传参中的rootfstypeext3这一句就是告诉内核rootfs的类型。
3挂载结果
如果内核挂载根文件系统成功则会打印出VFS: Mounted root (ext3 filesystem) on device 179:2。也可能其他数字 如果挂载根文件系统失败则会打印No filesystem could mount root, tried: yaffs2 4如果内核启动时挂载rootfs失败则后面无法执行。
内核中设置了启动失败休息5s自动重启的机制因此这里会自动重启所以有时候大家会看到反复重启的情况。 5如果挂载rootfs失败可能的原因有
最常见的错误就是uboot的bootargs设置不对。 rootfs烧录失败fastboot烧录不容易出错。 rootfs本身制作失败的。
2、init进程执行init程序完成内核态到用户态的转变 1一旦挂载rootfs成功则进入rootfs中寻找应用程序的init程序在init_post()函数中找到后用run_init_process去执行。
2如果确定init程序是谁
先从uboot传参cmdline中看有没有指定如果有指定先执行cmdline中指定的程序。比如init/linuxrc表示rootfs的根目录下的linuxrc程序就是init程序。 如果uboot传参cmdline中没有initxx或者cmdline中指定的这个xx执行失败还有备用方案。第一备用/sbin/init第二备用/etc/init第三备用/bin/init第四备用/bin/sh。如果以上都不成功则没有办法了。 init/linuxrc一般指向busybox。
3、init进程构建了用户交互界面 1init进程是其他用户进程的祖先。 linux系统中一个进程的创建是通过其父进程创建出来的。根据这个理论只要有一个父进程就能生出一堆子孙进程了。 2init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。
3shell进程启动了其他用户进程。
命令行和shell一旦工作用户就可以在命令行下通过./xx的方式来执行其他应用程序每一个应用程序的运行就是一个进程。
4、init进程打开了控制台
1linux系统中每个进程都有自己的一个文件描述符表表中存储的是本进程打开的文件。
2linux系统中一切皆是文件因此设备也是以文件的方式来访问的。要访问一个设备就要打开此设备对应的文件描述符。譬如/dev/fb0这个设备文件就代表LCD显示器设备/dev/buzzer代表蜂鸣器设备/dev/console代表控制台设备。
3这里打开了/dev/console文件并且复制了2次文件描述符一共得到了3个文件描述符。这三个文件描述符分别是0、1、2就是所谓的标准输入、标准输出、标准错误这3个文件描述符。
4进程1打开了这3个文件描述符因此进程1衍生出来的所有的进程默认都具有这3个文件描述符。
运行级别
简单的说运行级就是操作系统当前正在运行的功能级别。这个级别有多种以centos为例6和7版本的设置方法不同具体对应关系如下。
init level centos 6 /etc/inittabsystemctl targetcentos 7说明0poweroff.target停机千万不能把initdefault 设置为0 1rescure.target单用户救援模式2multi-user.target多用户没有 NFS3multi-user.target完整的多用户文本模式级别登录后进入到控制台命令行模式4未使用5graphical.targetX11 xwindow能够正常切换的前提是系统支持)6reboot.target重新启动
[rootk8s-m1 ~]# ll /usr/lib/systemd/system/runlevel*target
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Feb 27 16:14 /usr/lib/systemd/system/runlevel0.target - poweroff.target
lrwxrwxrwx 1 root root 13 Feb 27 16:14 /usr/lib/systemd/system/runlevel1.target - rescue.target
lrwxrwxrwx 1 root root 17 Feb 27 16:14 /usr/lib/systemd/system/runlevel2.target - multi-user.target
lrwxrwxrwx 1 root root 17 Feb 27 16:14 /usr/lib/systemd/system/runlevel3.target - multi-user.target
lrwxrwxrwx 1 root root 17 Feb 27 16:14 /usr/lib/systemd/system/runlevel4.target - multi-user.target
lrwxrwxrwx 1 root root 16 Feb 27 16:14 /usr/lib/systemd/system/runlevel5.target - graphical.target
lrwxrwxrwx 1 root root 13 Feb 27 16:14 /usr/lib/systemd/system/runlevel6.target - reboot.target运行级别的配置
centos6设置默认的启动级别
# 查看运行级别 centos7 也可以使用该命令。[rootk8s-m1 ~]# runlevel N 3
# 修改运行级别临时修改 init level(对应的级别即可)永久修改需要修改 /etc/inittab 文件。
在最下面的一行中的语句 id5initdefault 中的数字5改成需要的启动程度就可以了一般是命令行模式 3centos7设置默认的启动级别
#centos7修改设置默认的系统级别
[rootk8s-m1 ~]# systemctl set-default multi-user.target
Removed symlink /etc/systemd/system/default.target.
Created symlink from /etc/systemd/system/default.target to /usr/lib/systemd/system/multi-user.target.
#centos7查看默认的系统级别
[rootk8s-m1 ~]# systemctl get-default multi-user.target参考https://blog.csdn.net/m0_45406092/article/details/130660743
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