一 系統運行級
windows系統有安全運行模式和正常運行模式，這是兩個不同的運行級，同樣，linux也有系統運行級別，并且linux系統的運行級別更加靈活，更加多樣化。
在講述運行級別前，先講述下linux下的init程序，因為init程序直接和系統運行級別相關聯， init程序是linux操作系統最主要的程序之一，是一個由系統內核啟動的用戶級進程，同時init進程也是所有其它系統進程的鼻祖，也就是說init進程是系統運行的第一個進程，它的進程號始終為1。
linux系統有7個運行級別，這些運行級別均在/etc/inittab文件中指定，下面講述/etc/inittab文件的具體實現。
以redhat linux為例，下面是/etc/inittab的某段信息。
# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:
#?? 0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
#?? 1 - Single user mode
#?? 2 - Multiuser， without NFS (The same as 3， if you do not have networking)
#?? 3 - Full multiuser mode
#?? 4 - unused
#?? 5 - X11
#?? 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
上面這段信息列出了linux系統的7個運行等級：
0-關機模式，
1-單用戶模式，單用戶只有系統管理員可以登錄。
2-多用戶模式，但是不支持文件共享，例如不支持NFS服務.這種模式不常用。
3-完全的多用戶模式，支持NFS服務.最常用的用戶模式，默認登錄到系統的字符界面。
4-基本不用的用戶模式，可以實現某些特定的登錄請求。
5-完全多用戶模式，默認登錄到X-window系統，也就是登錄到linux圖形界面。
6-重啟模式，也就是執行關閉所有運行的進程，然后重新啟動系統。
這些運行級別和linux中的init程序相互對應，例如執行init 1系統就進入單用戶模式，執行init 6系統將重新啟動。
在inittab文件中以#開頭的所有行都是注釋行。注釋行有助于用戶理解inittab文件每項的具體含義，inittab文件中的值都有如下格式組成：
??? label:runlevel:action:process
1．label字段
label是有1~4個字符組成的標簽，用來標示輸入的值。一些系統只支持2個字符的標簽。鑒于此原因，多數人都將標簽字符的個數限制在2個以內。該標簽可以是任意字符構成的字符串，在Red Hat Linux中使用的標簽有：

2．runlevel字段
runlevel字段指定系統的運行級別?？梢灾付ǘ鄠€運行級別，也可以不為runlevel字段指定特定的值。
3． process字段
process字段包含了init執行的進程，也就是init程序具體要執行的命令，該進程采用的格式與在命令行下運行該進程的格式一樣，因此process字段都以該進程的名字開頭，后面是運行時要傳遞給該進程的參數。比如/sbin/shutdown -t3 -r now。
4．action字段
??? action字段定義了：當系統進入相應的運行級別后，init程序應該以何種方式運行process字段對應的命令，action字段常用的值如下表所示：

明白了inittab文件的格式以后，我們就知道每項的含義了， 接著看/etc/inittab下面的內容：
id:5:initdefault:
表示系統將默認啟動到X-window界面下，如果我們想讓系統默認開機啟動到字符界面下，只需修改id:5:initdefault:為id:3:initdefault:即可。
# System initialization.
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
該段告訴init程序，運行/etc/rc.d/rc.sysinit來進行系統初始化工作。
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
上面這段信息標明/etc/rc.d/rc可以運行在0~6各個運行級別，同時init程序等待/etc/rc.d/rc執行完畢才進入下一步操作。
# Trap CTRL-ALT-DELETE
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
上面這段指定了當Ctrl+Alt+Del三個鍵同時按下時，init程序將執行/sbin/shutdown -t3 -r now，即重啟系統。
# When our UPS tells us power has failed， assume we have a few minutes
# of power left.? Schedule a shutdown for 2 minutes from now.
# This does， of course， assume you have powerd installed and your
# UPS connected and working correctly.??
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"
上面這段信息說明了:系統電源被切斷時，UPS通知init程序，init程序發出"Power Failure；System Shutting Down"信號，然后執行關機操作。
# If power was restored before the shutdown kicked in， cancel it.
pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"
這段說明了：UPS接到電源恢復信號后，通知init進程，然后init程序發出"Power Restored; Shutdown Cancelled"信號，取消關機操作，這個過程在1~5運行級別上有效。
# Run gettys in standard runlevels
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
這段信息說明了:在2~5運行級別上，始終打開6個終端控制臺，即使某個控制臺被關閉，系統也會自動啟動。
# Run xdm in runlevel 5
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm –nodaemon
最后這段信息表明，在X-window桌面下始終運行的進程是/etc/X11/prefdm。

二 ?系統啟動過程

1．內核引導
?打開系統電源，開始BIOS自檢，系統按照BIOS里的設置啟動設備(一般是硬盤啟動)， 接著進入linux引導程序，一般Linux系統提供兩種引導方式: GRUB和LOLO，其中GRUB是大多數Linux系統的默認引導方式，而LILO則是根據一些特殊需求或個人喜好而準備的，一旦linux引導程序載入內存，它顯示一個圖形界面給用戶，這個界面里包含了不同的內核選項，用戶可以通過上下鍵去選擇不同的內核引導，當引導程序成功完成引導后，linux接管了對CPU的控制權，接著CPU開始執行linux內核映像程序，加載內核， 在預定的地方找到initrd鏡像的壓縮包，對它進行解壓和掛載，并載入所有必須的驅動， 然后，Kernel會創建root設備，以只讀方式掛載root分區，并釋放所有沒有被使用的內存，此時，Kernel已經被裝載到內存里運行起來了。但是，因為沒有用戶應用程序允許輸入有意義的指令給系統，所以此時的系統不能做任何事情。
2．運行init
init進程是系統所有進程的起點， 緊接上面，Linux在完成核內引導以后，就開始運行init程序，init程序需要讀取配置文件/etc/inittab，而inittab是一個不可執行的文本文件，關于這個文件，我們將在”系統運行級”一節詳細講述。
3．系統初始化
init程序啟動后首先調用rc.sysinit和rc程序， rc.sysinit主要完成一些系統初始化的工作，它是系統每一個運行級別都要首先運行的重要腳本。它主要完成的工作有：檢查磁盤，加載硬件模塊， 激活交換分區，以及其它一些需要優先執行任務，當rc.sysinit程序執行完畢，引導返回到init程序。
4．啟動運行級的守護進程
rc.sysinit程序執行完畢，接下來，rc程序啟動， rc程序主要啟動系統對應運行級別的守護進程， rc程序執行完畢，又將返回init程序繼續下一步。
5．建立終端
此時系統基本環境已經設置好了，init程序接著會打開6個終端，以便用戶登錄。
6．登錄系統
當我們看到mingetty的登錄界面時，我們就可以輸入用戶名和密碼登錄系統了。Linux的賬號驗證程序是login，當login程序執行成功后，最后就進入了shell終端。
這樣linux系統就完成了從開機到啟動的整個過程。
?

三 ?系統關機過程

在了解linux關機過程之前，我們先學習一下linux關機的一些常用命令，最常用的linux關機命令有如下幾個:init ，shutdown， halt，reboot等，這些命令都可以達到關機重啟的目的，但是每個命令的內部工作過程是不同的。我們通過對關機命令的講述，詳細了解linux安全關機的過程。
1．shutdown命令
使用shutdown命令可以安全的關閉linux系統，有些linux初學者會使用直接關閉電源的方法來關閉linux，這是十分危險的，因為linux與windows不同，在linux后臺運行著很多進程，這些進程控制著linux對系統的各種操作，如果強制關機，可能會造成進程的混亂以至丟失數據，如果在系統工作負荷很高的情況下，突然斷電，不但會丟失數據，甚至會損壞硬件設備。
shutdown命令是用shell編寫的程序，必須由超級用戶才能執行，shutdown命令執行后，會以廣播的形式通知正在系統中工作的所有用戶，系統將在指定的時間內關閉，請保存文件，停止作業，注銷用戶;此時login指令被凍結，新的用戶不能登錄;當所有的用戶從系統中注銷或者指定時間已到時，shutdown就發送信號給init程序，要求init程序改變系統運行級別，接著，init程序根據shutdown指令傳遞過來的參數，相應的改變運行級，例如，shutdown指定的參數是關機命令的話，init程序就執行init 0進行關機，如果shutdown指定的參數是要重啟系統，那么init程序就執行init 6進行系統重啟。
??shutdown命令的詳細語法：
shutdown [-fFhknrc(參數名稱)] [-t 秒數] 時間 [警告信息]
具體各參數功能：
-f 重新啟動時不執行fsck(注：fsck是Linux下的一個檢查和修復文件系統的程序，我們會在以后章節詳細講述)。
-F 重新啟動時執行fsck。
-h 將系統關機，在某種程度上功能與halt命令相當。
-k 只是送出信息給所有用戶，但并不會真正關機。
-n 不調用init程序關機，而是由shutdown自己進行(一般關機程序是由shutdown調用init來實現關機動作)，使用此參數將加快關機速度，但是不建議用戶使用此種關機方式。
-r shutdown之后重新啟動系統。
-c 取消前一個shutdown命令。例如，當執行一個如“shutdown -h 15:30”的命令時，只要按“Ctrl+C”鍵就可以中斷關機的命令。而執行如“shutdown -h 15:30 & ” 的 命 令 就將 shutdown轉到后臺運行了，此時，就需要使用shutdown -c將前一個shutdown命令取消。
-t<秒數> 送出警告信息和關機信號之間要延遲多少秒。警告信息將提醒用戶保存當前進行的工作。
[時間] 設置多久時間后執行shutdown命令。時間參數有hh：mm或+m兩種模式。
hh：mm格式表示在幾點幾分執行shutdown命令。例如 “shutdown 16:50”表示將在16:50執行shutdown， +m表示m分鐘后執行shutdown， 比較特別的用法是以now表示立即執行shutdown， 值得注意的是這部分參數不能省略。
[警告信息] 要傳送給所有登入用戶的信息。
??應用舉例:
立即關機重啟:shutdown –r now
立即關機:shutdown –h now
設定5分鐘后關機，同時發出警告信息給登錄的linux用戶:
shutdown +5? “System will shutdown after 5 minutes”
2．halt命令
halt是最簡單的關機命令，相當于shutdown –h組合，halt執行時，kill掉多有應用程序，然后調用系統指令sync，sync將所有內存信息通過文件系統寫入硬盤，然后停止內核。
halt命令的部分參數如下：?
[-f] 沒有調用shutdown而強制關機或重啟。
[-i] 關機或重新啟動之前，關掉所有的網絡接口。?
[-p] 關機時調用poweroff，此選項為缺省選項。
3．reboot命令
reboot命令的執行過程與halt基本類似，不同的是halt是用于關機，而reboot是關機后引發系統重啟。
4．init命令
init進程是所有進程的鼻祖，其進程號始終為1，init程序主要用于系統不同運行級之間的切換，切換的工作是立即完成的，例如init 0就是將系統運行級切換到0，也就是關機，init 6命令用于將系統運行級別切換到6，也就是重啟系統。

本文轉自南非螞蟻51CTO博客，原文鏈接：http://blog.51cto.com/ixdba/533740?，如需轉載請自行聯系原作者

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Linux系统运行级与启动机制剖析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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