Linux的啟動過程及init進程
- 2021 年 2 月 25 日
- 筆記
Linux下有三個特殊進程：
- idle進程（pid=0）
idle進程其前身是系統創建的第一個進程，0號進程，也唯一一個沒有通過fork（）或者kernel_thread產生的進程，由系統自動創建，運行在內核態。0號進程在創建了init進程後，演變成為idle進程。主處理器上的idle進程是由原始進程（0號進程）演變而來，從處理器上的idle進程是由init進程fork得到的，pid也為0。idle進程的優先級最低，不參與調度，只有在運行隊列為空時才調度。 - init進程（pid=1）
init進程由0號進程創建，完成系統的初始化，是第一個用戶進程，是其他所有用戶進程的父進程。 - kthreadd進程（pid=2）
kthreadd進程由idle通過kernel_thread創建，始終運行在內核空間，負責內核進程的調度和管理。
init進程一開始是內核態，然後在運行了一個用戶態的init程序之後，轉成用戶態，之後只能在用戶態工作。用戶想要進入內核態只能通過調用API。
init進程要把自己轉換成用戶態，就需要運行一個用戶態的應用程序（init程序），需要運行這個程序就需要找到這個程序，需要找到這個程序就需要掛載根文件系統，因為所有的應用程序都在文件系統中。
所以，需要先掛載根文件系統，並找到用戶態下的init程序。
Linux中的所有進程都是由init進程創建並運行的。首先Linux內核啟動，然後在用戶空間中啟動init進程，再啟動其他進程。在系統啟動完成後，init進程將變成守護進程監視系統的其他進程。
init啟動了login進程（用戶登錄進程），命令行進程（提供命令行環境），shell進程（提供命令解釋和執行）
其中，shell進程是用戶登錄後運行的第一個程序。
運行級別：
0 關機
1 單用戶
2 多用戶，會啟動網絡功能，但不會啟動NFS，是維護模式
3 多用戶
4 不使用，預留
5 圖形化界面
6 重啟
emergency 急救模式直接使用init+運行級別
在centos7中，init進程是systemed進程；在centos6中是upstart進程；在centos5中是init進程，在unbuntu中是init進程。
Centos7啟動過程：
1.打開電源
2.POST加電自檢。初始化硬件設備，檢查系統主要外圍設備。啟動固化在主板上的ROM芯片上的BIOS程序，BIOS程序會檢測內存，CPU，IO設備等是否能正常運行。只要一通電，CPU就會自動加載BIOS程序，檢測完成之後進行硬件的初始化。
3.根據BIOS啟動的順序依次掃描各個引導設備，讀取MBR（主引導扇區，是硬盤的第一個扇區）中的主引導程序bootloader並加載到內存執行。
4.執行MBR中的BootLoader（centos7是GRUB2），加載其配置文件，提供一個菜單給用戶，選擇要啟動的系統或者內核版本。
5.加載內核，內核得到系統控制權後，進行初始化。探測可識別的硬件設備，加載硬件驅動程序，以只讀方式掛載文件系統，運行用戶空間的第一個程序systemed。
6.加載systemed的配置文件，根據配置文件設置默認運行級別。
7.運行系統初始化腳本/etc/rc.d/rc.sysinit，完成系統初始化。
8.啟動終端，打印登錄提示符。
unit文件：
systemed可以管理所有的系統資源，不同的資源統稱為unit文件。
unit文件一共有12種文件類型：
- .service：系統服務
- .target：多個unit組成的一組，引導其他unit，代替了以前的運行級別
- .device：硬件設備
- .mount：文件系統的掛載點
- .automount：自動掛載點
- .path：用於監控指定的目錄變化，並觸發其他unit運行，用於定義文件系統的一個文件或目錄
- .scope：描述一些系統服務的分組信息，不是用戶創建的，系統自己產生的
- .slice：進程組
- .snapshot：systemed快照
- .socket：進程間通信的socket
- .swap：用於做虛擬內存的交換分區，標識swap設備
- .timer：定時器
