linux啟動原理

『壹』 linux啟動的過程有哪些

總結一下，linux的開機整個流程。

· 1: 啟動電源後，主機第一步先做的就是查詢BIOS(全稱:basic input/output system 基本輸入輸出系統)信息。了解整個系統的硬體狀態，如CPU，內存，顯卡，網卡等。嗯，這一步windows算和它是一家。不分彼此。

· 2: 接下來，就是主機讀取MBR(硬碟的第一個扇區)里的boot loader了。這個可是重點哦，據說troubleshooting里就會考這點，給個壞了的loader，叫你修正。windows不支持linux的分區格式。所以，用windows的boot。ini是查不到linux的系統的。一般我裝系統都是先裝windows再裝linux，然後用grub來做boot loader。兩個字:省心!因為linux不像windows那麼小氣。grub可是支持windows分區格式的哦。

· 3: 接上一步，主機讀取boot loader後，會讀取裡面的信息，知道誰跟誰是待在哪，假如主機想進入linux系統，讀取到linux核心是在/boot文件目錄中後，將此核心載入到內存中。開始了接下來的分析啟動之旅。

· 4: OK，第一個運行程序是誰?就是/sbin/init程序。不信，就用top程序看下，是不是PID為1的就是這個東東，它，可是萬物之祖啊，我簡稱它是女媧娘娘(不喜歡亞當夏娃)。

· 5: init首先查找啟動等級(run-level)。因為啟動等級不同，其運行腳本(也就是服務)會不同。默認的等級有以下幾項:

0 - halt (系統直接關機)

1 - single user mode (單人模式，用於系統維護時使用)

2 - Multi-user， without NFS (類似3模式，不過少了NFS服務)

3 - Full multi-user mode (完整模式，不過，是文本模式)

4 - unused (系統保留功能)

5 - X11 (與3模式類似，不過，是X終端顯示)

6 - reboot (重新開機)

(不要選擇0或4，6 否則，進步了系統的)

· 6: OK。系統知道自己的啟動等級後，接下來，不是去啟動服務，而是，先設置好主機運行環境。讀取的文件是/etc/rc。d/rc。sysinit文件。那究竟要設置哪些環境呢?

· 設置網路環境/etc/sysconfig/network，如主機名，網關，IP，DNS等。

· 掛載/proc。此文件是個特殊文件，大小為0，因為它是在內存當中。裡面東東最好別刪。

· 根據內核在開機時的結果/proc/sys/kernel/modprobe。開始進行周邊設備的偵測。

· 載入用戶自定義的模塊/etc/sysconfig/moles/*。moles

· 讀取/etc/sysctl。conf文件對內核進行設定。

· 設定時間，終端字體，硬碟LVM或RAID功能，以fsck進行磁碟檢測。

· 將開機狀況記錄到/var/log/dmesg中。(可以用命令dmesg查看結果)

· 7: OK，接下來，就是啟動系統服務了，不同的run-level會有不同的服務啟動。到/etc/rc。d目錄中，不同的level會有不同的目錄。如啟動3模式，會有個rc3。d目錄，裡面就保存著服務。其中，S(start)開頭的表明開機啟動，K(kill)開頭的表明開機不啟動。數字表示啟動順序。數字越小，啟動越早。

注意，他們都是連接到etc/rc。d/init。d/目錄中的相關文件。所以，想手工啟動某一服務，可以用"/etc/rc。d/init。d/某個服務 start"啟動哦。相反，我們也可以把某個服務ln(鏈接命令)到不同run-level的目錄中。記得打上S或者K+數字哦。

· 8: 讀取服務後，主機會讀取/etc/rc。d/rc。local文件。所以，如果需要什麼開機啟動的話，可以寫個腳本或命令到這裡面來。就不用像上面那麼麻煩。以後刪除也方便。

OK，經過一番長途跋涉後，系統終於可以安心的開啟shell了。把控制權交到我們手上了。我們可以為所欲為了。最好，養成好習慣，平時不要用root用戶登陸。上次我就一不小心錯輸了poweroff。那可是網關伺服器啊。全公司人都上不了網啊。還好跟他們已經熱乎了。只是狂K了我一頓而已。

『貳』 Linux進程管理及作業控制的啟動進程

鍵入需要運行的程序的程序名，執行一個程序，其實也就是啟動了一個進程。在Linux系統中每個進程都具有一個進程號，用於系統識別和調度進程。啟動一個進程有兩個主要途徑：手工啟動和調度啟動，後者是事先進行設置，根據用戶要求自行啟動。 由用戶輸入命令，直接啟動一個進程便是手工啟動進程。但手工啟動進程又可以分為很多種，根據啟動的進程類型不同、性質不同，實際結果也不一樣，下面分別介紹。
1. 前台啟動
這或許是手工啟動一個進程的最常用的方式。一般地，用戶鍵入一個命令「ls –l」，這就已經啟動了一個進程，而且是一個前台的進程。這時候系統其實已經處於一個多進程狀態。或許有些用戶會疑惑：我只啟動了一個進程而已。但實際上有許多運行在後台的、系統啟動時就已經自動啟動的進程正在悄悄運行著。還有的用戶在鍵入「ls –l」命令以後趕緊使用「ps –x」查看，卻沒有看到ls進程，也覺得很奇怪。其實這是因為ls這個進程結束太快，使用ps查看時該進程已經執行結束了。如果啟動一個比較耗時的進程:
find / -name fox.jpg
然後再把該進程掛起，使用ps查看，就會看到一個find進程在裡面。
2. 後台啟動
直接從後台手工啟動一個進程用得比較少一些，除非是該進程甚為耗時，且用戶也不急著需要結果的時候。假設用戶要啟動一個需要長時間運行的格式化文本文件的進程。為了不使整個shell在格式化過程中都處於「癱瘓」狀態，從後台啟動這個進程是明智的選擇。
[例1]
$ troff –me notes > note_form &
[1] 4513
$
由上例可見，從後台啟動進程其實就是在命令結尾加上一個&號。鍵入命令以後，出現一個數字，這個數字就是該進程的編號，也稱為PID，然後就出現了提示符。用戶可以繼續其他工作。
上面介紹了前、後台啟動的兩種情況。實際上這兩種啟動方式有個共同的特點，就是新進程都是由當前shell這個進程產生的。也就是說，是shell創建了新進程，於是就稱這種關系為進程間的父子關系。這里shell是父進程，而新進程是子進程。一個父進程可以有多個子進程，一般地，子進程結束後才能繼續父進程；當然如果是從後台啟動，那就不用等待子進程結束了。
一種比較特殊的情況是在使用管道符的時候。例如：
nroff -man ps.1|grep kill|more
這時候實際上是同時啟動了三個進程。請注意是同時啟動的，所有放在管道兩邊的進程都將被同時啟動，它們都是當前shell的子程序，互相之間可以稱為兄弟進程。
以上介紹的是手工啟動進程的一些內容，作為一名系統管理員，很多時候都需要把事情安排好以後讓其自動運行。因為管理員不是機器，也有離開的時候，所以有些必須要做的工作而恰好管理員不能親自操作，這時候就需要使用調度啟動進程了。 有時候需要對系統進行一些比較費時而且佔用資源的維護工作，這些工作適合在深夜進行，這時候用戶就可以事先進行調度安排，指定任務運行的時間或者場合，到時候系統會自動完成這一切工作。
要使用自動啟動進程的功能，就需要掌握以下幾個啟動命令。
at命令
用戶使用at命令在指定時刻執行指定的命令序列。也就是說，該命令至少需要指定一個命令、一個執行時間才可以正常運行。at命令可以只指定時間，也可以時間和日期一起指定。需要注意的是，指定時間有個系統判別問題。比如說：用戶現在指定了一個執行時間：凌晨3:20，而發出at命令的時間是頭天晚上的20:00，那麼究竟是在哪一天執行該命令呢？如果用戶在3:20以前仍然在工作，那麼該命令將在這個時候完成；如果用戶3:20以前就退出了工作狀態，那麼該命令將在第二天凌晨才得到執行。下面是at命令的語法格式：
at [-V] [-q 隊列] [-f 文件名] [-mldbv] 時間
at -c 作業 [作業...]
at允許使用一套相當復雜的指定時間的方法，實際上是將POSIX.2標准擴展了。它可以接受在當天的hh:mm（小時:分鍾）式的時間指定。如果該時間已經過去，那麼就放在第二天執行。當然也可以使用midnight（深夜），noon（中午），teatime（飲茶時間，一般是下午4點）等比較模糊的詞語來指定時間。用戶還可以採用12小時計時制，即在時間後面加上AM（上午）或者PM（下午）來說明是上午還是下午。
也可以指定命令執行的具體日期，指定格式為month day（月 日）或者mm/dd/yy（月/日/年）或者dd.mm.yy（日.月.年）。指定的日期必須跟在指定時間的後面。
上面介紹的都是絕對計時法，其實還可以使用相對計時法，這對於安排不久就要執行的命令是很有好處的。指定格式為：now + count time-units ，now就是當前時間，time-units是時間單位，這里可以是 minutes（分鍾）、hours（小時）、days（天）、weeks（星期）。count是時間的數量，究竟是幾天，還是幾小時，等等。
還有一種計時方法就是直接使用today（今天）、tomorrow（明天）來指定完成命令的時間。下面通過一些例子來說明具體用法。
[例2] 指定在今天下午5:30執行某命令。假設現在時間是中午12:30，1999年2月24日，其命令格式如下：
at 5:30pm
at 17:30
at 17:30 today
at now + 5 hours
at now + 300 minutes
at 17:30 24.2.99
at 17:30 2/24/99
at 17:30 Feb 24
以上這些命令表達的意義是完全一樣的，所以在安排時間的時候完全可以根據個人喜好和具體情況自由選擇。一般採用絕對時間的24小時計時法可以避免由於用戶自己的疏忽造成計時錯誤的情況發生，例如上例可以寫成：
at 17:30 2/24/99
這樣非常清楚，而且別人也看得懂。
對於at命令來說，需要定時執行的命令是從標准輸入或者使用-f選項指定的文件中讀取並執行的。如果at命令是從一個使用su命令切換到用戶shell中執行的，那麼當前用戶被認為是執行用戶，所有的錯誤和輸出結果都會送給這個用戶。但是如果有郵件送出的話，收到郵件的將是原來的用戶，也就是登錄時shell的所有者。
[例3]
$ at -f work 4pm + 3 days
在三天後下午4點執行文件work中的作業。
$ at -f work 10am Jul 31
在7月31日上午10點執行文件work中的作業。
在任何情況下，超級用戶都可以使用這個命令。對於其他用戶來說，是否可以使用就取決於兩個文件：/etc/at.allow和/etc/at.deny。如果/etc/at.allow文件存在的話，那麼只有在其中列出的用戶才可以使用at命令；如果該文件不存在，那麼將檢查/etc/at.deny文件是否存在，在這個文件中列出的用戶均不能使用該命令。如果兩個文件都不存在，那麼只有超級用戶可以使用該命令；空的/etc/at.deny文件意味著所有的用戶都可以使用該命令，這也是默認狀態。
下面對命令中的參數進行說明。
-V 將標准版本號列印到標准錯誤中。
-q queue 使用指定的隊列。隊列名稱是由單個字母組成，合法的隊列名可以由a-z或者A-Z。a隊列是at命令的默認隊列。
-m 作業結束後發送郵件給執行at命令的用戶。
-f file 使用該選項將使命令從指定的file讀取，而不是從標准輸入讀取。
-l atq命令的一個別名。該命令用於查看安排的作業序列，它將列出用戶排在隊列中的作業，如果是超級用戶，則列出隊列中的所有工作。
命令的語法格式如下:
atq [-V] [-q 隊列] [-v]
-d atrm 命令的一個別名。該命令用於刪除指定要執行的命令序列，語法格式如下：
atrm [-V] 作業 [作業...]
-c 將命令行上所列的作業送到標准輸出。
[例4] 找出系統中所有以txt為後綴名的文件，並且進行列印。列印結束後給用戶foxy發出郵件通知取件。指定時間為十二月二十五日凌晨兩點。
首先鍵入：
$ at 2:00 12/25/99
然後系統出現at>提示符，等待用戶輸入進一步的信息，也就是需要執行的命令序列：
at> find / -name 「*.txt」|lpr
at> echo 「foxy：All texts have been printed.You can take them over.Good day!River」 |mail -s 」job done」 foxy
輸入完每一行指令然後回車，所有指令序列輸入完畢後，使用組合鍵結束at命令的輸入。這時候屏幕將出現如下信息：
warning:command will be executed using /bin/sh.
job 1 at 1999-12-25 02:00
提醒用戶將使用哪個shell來執行該命令序列。 實際上如果命令序列較長或者經常被執行的時候，一般都採用將該序列寫到一個文件中，然後將文件作為at命令的輸入來處理。這樣不容易出錯。
例5] 上面的例子可以修改如下：
將命令序列寫入到文件/tmp/printjob，語句為：
$ at -f /tmp/printjob 2:00 12/25/99
這樣一來，at命令將使用文件中的命令序列，屏幕顯示如下：
Warning:command will be executed using /bin/sh.
job 2 at 1999-12-25 02:00
當然也可以採用以下命令：
$ at< /tmp/printjob 2:00 12/25/99
來完成同樣的任務。也就是使用輸入重定向的辦法將文件定向為命令輸入。
batch命令
batch 用低優先順序運行作業，該命令幾乎和at命令的功能完全相同，唯一的區別在於，at命令是在指定時間，很精確的時刻執行指定命令；而batch卻是在系統負載較低，資源比較空閑的時候執行命令。該命令適合於執行佔用資源較多的命令。
batch命令的語法格式也和at命令十分相似，即
batch [-V] [-q 隊列] [-f 文件名] [-mv] [時間]
具體的參數解釋請參考at命令。一般地說，不用為batch命令指定時間參數，因為batch本身的特點就是由系統決定執行任務的時間，如果用戶再指定一個時間，就失去了本來的意義。
[例6] 使用例4，鍵入：
$ batch
at> find / -name *.txt|lpr
at> echo 「foxy：All texts have been printed.You can take them over.Good day!River」 |mail -s 」job done」 foxy
現在這個命令就會在合適的時間進行了，進行完後會發回一個信息。
仍然使用組合鍵來結束命令輸入。而且batch和at命令都將自動轉入後台，所以啟動的時候也不需要加上&符號。
cron命令
前面介紹的兩條命令都會在一定時間內完成一定任務，但是要注意它們都只能執行一次。也就是說，當指定了運行命令後，系統在指定時間完成任務，一切就結束了。但是在很多時候需要不斷重復一些命令，比如：某公司每周一自動向員工報告頭一周公司的活動情況，這時候就需要使用cron命令來完成任務了。
實際上，cron命令是不應該手工啟動的。cron命令在系統啟動時就由一個shell腳本自動啟動，進入後台（所以不需要使用&符號）。一般的用戶沒有運行該命令的許可權，雖然超級用戶可以手工啟動cron，不過還是建議將其放到shell腳本中由系統自行啟動。
首先cron命令會搜索/var/spool/cron目錄，尋找以/etc/passwd文件中的用戶名命名的crontab文件，被找到的這種文件將載入內存。例如一個用戶名為foxy的用戶，它所對應的crontab文件就應該是/var/spool/cron/foxy。也就是說，以該用戶命名的crontab文件存放在/var/spool/cron目錄下面。cron命令還將搜索/etc/crontab文件，這個文件是用不同的格式寫成的。
cron啟動以後，它將首先檢查是否有用戶設置了crontab文件，如果沒有就轉入「休眠」狀態，釋放系統資源。所以該後台進程佔用資源極少。它每分鍾「醒」過來一次，查看當前是否有需要運行的命令。命令執行結束後，任何輸出都將作為郵件發送給crontab的所有者，或者是/etc/crontab文件中MAILTO環境變數中指定的用戶。
上面簡單介紹了一些cron的工作原理，但是cron命令的執行不需要用戶干涉；需要用戶修改的是crontab中要執行的命令序列，所以下面介紹crontab命令。
crontab命令
crontab命令用於安裝、刪除或者列出用於驅動cron後台進程的表格。也就是說，用戶把需要執行的命令序列放到crontab文件中以獲得執行。每個用戶都可以有自己的crontab文件。下面就來看看如何創建一個crontab文件。
在/var/spool/cron下的crontab文件不可以直接創建或者直接修改。crontab文件是通過crontab命令得到的。現在假設有個用戶名為foxy，需要創建自己的一個crontab文件。首先可以使用任何文本編輯器建立一個新文件，然後向其中寫入需要運行的命令和要定期執行的時間。
然後存檔退出。假設該文件為/tmp/test.cron。再後就是使用crontab命令來安裝這個文件，使之成為該用戶的crontab文件。鍵入：
crontab test.cron
這樣一個crontab 文件就建立好了。可以轉到/var/spool/cron目錄下面查看，發現多了一個foxy文件。這個文件就是所需的crontab 文件。用more命令查看該文件的內容可以發現文件頭有三行信息：
#DO NOT EDIT THIS FILE -edit the master and reinstall.
#（test.cron installed on Mon Feb 22 14:20:20 1999）
#（cron version --$Id:crontab.c，v 2.13 1994/01/17 03:20:37 vivie Exp $）
大概意思是：
#切勿編輯此文件——如果需要改變請編輯源文件然後重新安裝。
#test.cron文件安裝時間：14:20:20 02/22/1999
如果需要改變其中的命令內容時，還是需要重新編輯原來的文件，然後再使用crontab命令安裝。
可以使用crontab命令的用戶是有限制的。如果/etc/cron.allow文件存在，那麼只有其中列出的用戶才能使用該命令；如果該文件不存在但cron.deny文件存在，那麼只有未列在該文件中的用戶才能使用crontab命令；如果兩個文件都不存在，那就取決於一些參數的設置，可能是只允許超級用戶使用該命令，也可能是所有用戶都可以使用該命令。
crontab命令的語法格式如下：
crontab [-u user] file
crontab [-u user]{-l|-r|-e}
第一種格式用於安裝一個新的crontab 文件，安裝來源就是file所指的文件，如果使用「-」符號作為文件名，那就意味著使用標准輸入作為安裝來源。
-u 如果使用該選項，也就是指定了是哪個具體用戶的crontab 文件將被修改。如果不指定該選項，crontab 將默認是操作者本人的crontab ，也就是執行該crontab 命令的用戶的crontab 文件將被修改。但是請注意，如果使用了su命令再使用crontab 命令很可能就會出現混亂的情況。所以如果是使用了su命令，最好使用-u選項來指定究竟是哪個用戶的crontab文件。
-l 在標准輸出上顯示當前的crontab。
-r 刪除當前的crontab文件。
-e 使用VISUAL或者EDITOR環境變數所指的編輯器編輯當前的crontab文件。當結束編輯離開時，編輯後的文件將自動安裝。
[例7]
# crontab -l #列出用戶目前的crontab。
10 6 * * * date
0 */2 * * * date
0 23-7/2，8 * * * date
#
在crontab文件中如何輸入需要執行的命令和時間。該文件中每行都包括六個域，其中前五個域是指定命令被執行的時間，最後一個域是要被執行的命令。每個域之間使用空格或者製表符分隔。格式如下：
minute hour day-of-month month-of-year day-of-week commands
第一項是分鍾，第二項是小時，第三項是一個月的第幾天，第四項是一年的第幾個月，第五項是一周的星期幾，第六項是要執行的命令。這些項都不能為空，必須填入。如果用戶不需要指定其中的幾項，那麼可以使用*代替。因為*是統配符，可以代替任何字元，所以就可以認為是任何時間，也就是該項被忽略了。在表4-1中給出了每項的合法范圍。
表4-1指定時間的合法范圍
時間
合法值
minute 00-59
hour 00-23，其中00點就是晚上12點
day-of-month
01-31
month-of-year
01-12
day-of-week
0-6，其中周日是0
這樣用戶就可以往crontab 文件中寫入無限多的行以完成無限多的命令。命令域中可以寫入所有可以在命令行寫入的命令和符號，其他所有時間域都支持列舉，也就是域中可以寫入很多的時間值，只要滿足這些時間值中的任何一個都執行命令，每兩個時間值中間使用逗號分隔。
[例8]
5，15，25，35，45，55 16，17，18 * * * command
這就是表示任意天任意月，其實就是每天的下午4點、5點、6點的5 min、15 min、25 min、35 min、45 min、55 min時執行命令。
[例9]
在每周一，三，五的下午3：00系統進入維護狀態，重新啟動系統。那麼在crontab 文件中就應該寫入如下欄位：
00 15 * * 1，3，5 shutdown -r +5
然後將該文件存檔為foxy.cron，再鍵入crontab foxy.cron安裝該文件。
[例10]
每小時的10分，40分執行用戶目錄下的innd/bbslin這個指令：
10，40 * * * * innd/bbslink
[例11]
每小時的1分執行用戶目錄下的bin/account這個指令：
1 * * * * bin/account
[例12]
每天早晨三點二十分執行用戶目錄下如下所示的兩個指令（每個指令以;分隔）：
20 3 * * * （/bin/rm -f expire.ls logins.bad;bin/expire>expire.1st）
[例13]
每年的一月和四月，4號到9號的3點12分和3點55分執行/bin/rm -f expire.1st這個指令，並把結果添加在mm.txt這個文件之後（mm.txt文件位於用戶自己的目錄位置）。
12,55 3 4-9 1,4 * /bin/rm -f expire.1st>> m.txt
[例14]
我們來看一個超級用戶的crontab文件：
#Run the 『atrun』 program every minutes
#This runs anything that』s e to run from 『at』.See man 『at』 or 『atrun』. 0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55 * * * * /usr/lib/atrun
40 7 * * * updatedb
8,10,22,30,39,46,54,58 * * * * /bin/sync
進程的掛起及恢復命令bg、fg
作業控制允許將進程掛起並可以在需要時恢復進程的運行，被掛起的作業恢復後將從中止處開始繼續運行。只要在鍵盤上按，即可掛起當前的前台作業。
[例15]
$ cat >
< ctrl+z>
text.file [1] + stopped cat > text.file
$ jobs [1]+ stopped cat >text.file
在鍵盤上按後，將掛起當前執行的命令cat。使用jobs命令可以顯示shell的作業清單，包括具體的作業、作業號以及作業當前所處的狀態。
恢復進程執行時，有兩種選擇：用fg命令將掛起的作業放回到前台執行；用bg命令將掛起的作業放到後台執行。
[例16]
用戶正在使用Emacs，突然需要查看系統進程情況。就首先使用組合鍵將Emacs進程掛起，然後使用bg命令將其在後台啟動，這樣就得到了前台的操作控制權，接著鍵入「ps –x」查看進程情況。查看完畢後，使用fg命令將Emacs帶回前台運行即可。其命令格式為：
< ctrl+z>
$ bg emacs
$ ps –x
$ fg emacs
默認情況下，fg和bg命令對最近停止的作業進行操作。如果希望恢復其他作業的運行，可以在命令中指定要恢復作業的作業號來恢復該作業。例如：
$ fg 1
cat > text.file
靈活使用上述命令，將給自己帶來很大的方便。

『叄』 Linux如何啟動流程Linux啟動流程詳解

在BIOS階段，計算機的行為基本上被寫死了，可以做的事情並不多；一般就是通電、BIOS、主引導記錄、操作系統這四步。所以我們一般認為載入內核是linux啟動流程的第一步。

第一步、載入內核

操作系統接管硬體以後，首先讀入 /boot 目錄下的內核文件。

我們查看一下，/boot 目錄下面大概是這樣一些文件：

$ ls /boot config-3.2.0-3-amd64 config-3.2.0-4-amd64 grub initrd.img-3.2.0-3-amd64 initrd.img-3.2.0-4-amd64 System.map-3.2.0-3-amd64 System.map-3.2.0-4-amd64 vmlinuz-3.2.0-3-amd64 vmlinuz-3.2.0-4-amd64

第二步、啟動初始化進程

內核文件載入以後，就開始運行第一個程序 /sbin/init，它的作用是初始化系統環境。

由於init是第一個運行的程序，它的進程編號（pid）就是1。其他所有進程都從它衍生，都是它的子進程。

第三步、確定運行級別

許多程序需要開機啟動。它們在Windows叫做"服務"（service），在Linux就叫做"守護進程"（daemon）。

init進程的一大任務，就是去運行這些開機啟動的程序。但是，不同的場合需要啟動不同的程序，比如用作伺服器時，需要啟動Apache，用作桌面就不需要。Linux允許為不同的場合，分配不同的開機啟動程序，這就叫做"運行級別"（runlevel）。也就是說，啟動時根據"運行級別"，確定要運行哪些程序。

Linux預置七種運行級別（0-6）。一般來說，0是關機，1是單用戶模式（也就是維護模式），6是重啟。運行級別2-5，各個發行版不太一樣，對於Debian來說，都是同樣的多用戶模式（也就是正常模式）。
init進程首先讀取文件 /etc/inittab，它是運行級別的設置文件。如果你打開它，可以看到第一行是這樣的：

id:2:initdefault:

initdefault的值是2，表明系統啟動時的運行級別為2。如果需要指定其他級別，可以手動修改這個值。

那麼，運行級別2有些什麼程序呢，系統怎麼知道每個級別應該載入哪些程序呢？回答是每個運行級別在/etc目錄下面，都有一個對應的子目錄，指定要載入的程序。

/etc/rc0.d /etc/rc1.d /etc/rc2.d /etc/rc3.d /etc/rc4.d /etc/rc5.d /etc/rc6.d

上面目錄名中的"rc"，表示run command（運行程序），最後的d表示directory（目錄）。下面讓我們看看 /etc/rc2.d 目錄中到底指定了哪些程序。

$ ls /etc/rc2.d README S01motd S13rpcbind S14nfs-common S16binfmt-support S16rsyslog S16sudo S17apache2 S18acpid ...

可以看到，除了第一個文件README以外，其他文件名都是"字母S+兩位數字+程序名"的形式。字母S表示Start，也就是啟動的意思（啟動腳本的運行參數為start），如果這個位置是字母K，就代表Kill（關閉），即如果從其他運行級別切換過來，需要關閉的程序（啟動腳本的運行參數為stop）。後面的兩位數字表示處理順序，數字越小越早處理，所以第一個啟動的程序是motd，然後是rpcbing、nfs......數字相同時，則按照程序名的字母順序啟動，所以rsyslog會先於sudo啟動。

這個目錄里的所有文件（除了README），就是啟動時要載入的程序。如果想增加或刪除某些程序，不建議手動修改 /etc/rcN.d 目錄，最好是用專門命令進行管理。

第四步、載入開機啟動程序

前面提到，七種預設的"運行級別"各自有一個目錄，存放需要開機啟動的程序。不難想到，如果多個"運行級別"需要啟動同一個程序，那麼這個程序的啟動腳本，就會在每一個目錄里都有一個拷貝。這樣會造成管理上的困擾：如果要修改啟動腳本，豈不是每個目錄都要改一遍？

Linux的解決辦法，就是七個 /etc/rcN.d 目錄里列出的程序，都設為鏈接文件，指向另外一個目錄 /etc/init.d ，真正的啟動腳本都統一放在這個目錄中。init進程逐一載入開機啟動程序，其實就是運行這個目錄里的啟動腳本。

下面就是鏈接文件真正的指向。

$ ls -l /etc/rc2.d README S01motd -> ../init.d/motd S13rpcbind -> ../init.d/rpcbind S14nfs-common -> ../init.d/nfs-common S16binfmt-support -> ../init.d/binfmt-support S16rsyslog -> ../init.d/rsyslog S16sudo -> ../init.d/sudo S17apache2 -> ../init.d/apache2 S18acpid -> ../init.d/acpid ...

這樣做的另一個好處，就是如果你要手動關閉或重啟某個進程，直接到目錄 /etc/init.d 中尋找啟動腳本即可。比如，我要重啟Apache伺服器，就運行下面的命令：

$ sudo /etc/init.d/apache2 restart

/etc/init.d 這個目錄名最後一個字母d，是directory的意思，表示這是一個目錄，用來與程序 /etc/init 區分。

第五步、用戶登錄

開機啟動程序載入完畢以後，就要讓用戶登錄了。

一般來說，用戶的登錄方式有三種：

（1）命令行登錄

（2）ssh登錄

（3）圖形界面登錄

這三種情況，都有自己的方式對用戶進行認證。

（1）命令行登錄：init進程調用getty程序（意為get teletype），讓用戶輸入用戶名和密碼。輸入完成後，再調用login程序，核對密碼（linux還會再多運行一個身份核對程序/etc/pam.d/login）。如果密碼正確，就從文件 /etc/passwd 讀取該用戶指定的shell，然後啟動這個shell。

（2）ssh登錄：這時系統調用sshd程序（linux還會再運行/etc/pam.d/ssh ），取代getty和login，然後啟動shell。

（3）圖形界面登錄：init進程調用顯示管理器，Gnome圖形界面對應的顯示管理器為gdm（GNOME Display Manager），然後用戶輸入用戶名和密碼。如果密碼正確，就讀取/etc/gdm3/Xsession，啟動用戶的會話。

第六步、進入 login shell

所謂shell，簡單說就是命令行界面，讓用戶可以直接與操作系統對話。用戶登錄時打開的shell，就叫做login shell。

linux默認的shell是Bash，它會讀入一系列的配置文件。上一步的三種情況，在這一步的處理，也存在差異。

（1）命令行登錄：首先讀入 /etc/profile，這是對所有用戶都有效的配置；然後依次尋找下面三個文件，這是針對當前用戶的配置。

~/.bash_profile ~/.bash_login ~/.profile

需要注意的是，這三個文件只要有一個存在，就不再讀入後面的文件了。比如，要是 ~/.bash_profile 存在，就不會再讀入後面兩個文件了。

（2）ssh登錄：與第一種情況完全相同。

（3）圖形界面登錄：只載入 /etc/profile 和 ~/.profile。也就是說，~/.bash_profile 不管有沒有，都不會運行。

第七步，打開 non-login shell

老實說，上一步完成以後，Linux的啟動過程就算結束了，用戶已經可以看到命令行提示符或者圖形界面了。但是，為了內容的完整，必須再介紹一下這一步。

用戶進入操作系統以後，常常會再手動開啟一個shell。這個shell就叫做 non-login shell，意思是它不同於登錄時出現的那個shell，不讀取/etc/profile和.profile等配置文件。

non-login shell的重要性，不僅在於它是用戶最常接觸的那個shell，還在於它會讀入用戶自己的bash配置文件 ~/.bashrc。大多數時候，我們對於bash的定製，都是寫在這個文件裡面的。

你也許會問，要是不進入 non-login shell，豈不是.bashrc就不會運行了，因此bash 也就不能完成定製了？事實上，Debian已經考慮到這個問題了，請打開文件 ~/.profile，可以看到下面的代碼：

if [ -n "$BASH_VERSION" ]; then if [ -f "$HOME/.bashrc" ]; then . "$HOME/.bashrc" fi fi

上面代碼先判斷變數 $BASH_VERSION 是否有值，然後判斷主目錄下是否存在 .bashrc 文件，如果存在就運行該文件。第三行開頭的那個點，是source命令的簡寫形式，表示運行某個文件，寫成"source ~/.bashrc"也是可以的。

因此，只要運行～/.profile文件，～/.bashrc文件就會連帶運行。但是上一節的第一種情況提到過，如果存在～/.bash_profile文件，那麼有可能不會運行～/.profile文件。解決這個問題很簡單，把下面代碼寫入.bash_profile就行了。

if [ -f ~/.profile ]; then . ~/.profile fi

這樣一來，不管是哪種情況，.bashrc都會執行，用戶的設置可以放心地都寫入這個文件了。

Bash的設置之所以如此繁瑣，是由於歷史原因造成的。早期的時候，計算機運行速度很慢，載入配置文件需要很長時間，Bash的作者只好把配置文件分成了幾個部分，階段性載入。系統的通用設置放在 /etc/profile，用戶個人的、需要被所有子進程繼承的設置放在.profile，不需要被繼承的設置放在.bashrc。

順便提一下，除了Linux以外， Mac OS X 使用的shell也是Bash。但是，它只載入.bash_profile，然後在.bash_profile裡面調用.bashrc，而且不管是ssh登錄還是在圖形界面里啟動shell窗口都是如此。

『肆』 如何從NFS啟動Linux及原理

首先我們要明確我們所指的程序，是放在有目錄級結構的文件系統里，為了尋找到所需要操作系統來運行的程序，我們必須告訴它，文件在哪個文件系統。一 般來說，PC機的文件就存儲在硬碟上；對於Live CD而言，文件系統就藏在光碟上面。也就是說，只要操作系統能找到並正確地認識了文件系統，就可以執行裡面的程序了！
設置目標機器上的NFS啟動
看完了第一節，明白啟動的過程了嗎？ 簡單地說，就是內核載入 ，內核找到一個文件系統 ，內 核執行文件系統里的一個程序 。無論是從NFS啟動，還是從硬碟啟動，都是上述過程。只是NFS啟動，其文件系統是放在網路上的。只要我 們告訴內核，具體放在什麼地方，在網路的另一端我們設置好共享，自然可以從NFS啟動。
讓內核識別NFS並可從NFS啟動
編譯內核
在內核源代碼目錄樹下，配置內核：
$make menuconfig
依次進入 File Systems -> Network File System中選擇 NFS client support 以及 Root file system on NFS。如果找不到Root file system on NFS 選項，要打開第一級菜單下的Networking support -> Networking options -> TCP/IP networking -> IP: kernel level autoconfiguration。如果NFS要使用DHCP，還得選上 IP: DHCP support。
保存配置並重新編譯即可。
配置內核參數
進入ARM開發板的設置 linux_cmd_line的地方（mini2440則為開機按 s，輸入linux_cmd_line，並帶著引號輸入參數），或者進入PC的GRUB，設置類似參數
root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1:/linux ip=192.168.1.5:::255.255.255.0:linux::off
該配置為靜態IP設置。各參數意義如下：
root=/dev/nfs ：指定根文件系統為 /dev/nfs，即NFS 。這與/dev這個目錄並沒有什麼關系，在此僅為一個名字。
rw ：根文件系統掛載為可讀寫。還可以有 ro 即只讀的選項。
nfsroot=192.168.1.1:/linux ：指明掛載哪一個NFS上的哪一個目錄。這里指的是掛載IP 為192.168.1.1的電腦上導出的/linux目錄。
ip=192.168.1.5:::255.255.255.0:linux::off ：設置本機的IP。此舉是為了 連接剛才設置的IP。這里是一個靜態的配置，配置的格式為 ip=本機的IP地址::網關地址:網路掩碼:本機的主機名:網路介面名:off 。一般情況下網關、網路介面名都不需要設置。如果是DHCP獲取IP，那很簡單，直接 ip=dhcp 即可。
設置NFS伺服器
Ubuntu下看鏈接：http://blog.mcuol.com/User/xiaoxiaopig/article/37324_1.htm
NFS伺服器可以是任意操作系統，只要能提供NFS服務即可（WINDOWS可以使用 WSU —— Windows Services for Unix來實現，具體請參考接下來本站要發表的文章）。在這里以Fedora為例，希望別的發行版的用戶觸類旁通。
對於Fedora來說，有圖形界面的工具進行設置，在管理－》伺服器設置－》NFS中添加一個共享即可。
更通用的作法，就是修改 /etc/exports文件，之後再啟動NFS伺服器。
/etc/exports文件格式如下
導出的文件夾 導出的網段(對該導出的網段的選項)
所謂導出的網段就是只向哪個網段導出，保證安全性。一個例子為：
/linux 192.168.1.0/24(rw,sync,no_root_squash)
就是將 /linux 導出到網段為192.168.1.0，子網掩碼為255.255.255.0 (即24)的網路。其中可用的選項為（翻譯自man文檔）：
secure和insecure : secure選項下，所有連接的埠均小於1024。默認打開。
rw和ro : Read/Write和Read Only
async和sync async將使用非同步數據存取，數據並非馬上寫入伺服器的。sync則相反。使用async需要注意伺服器不能隨意不正常地關閉，否則可能導致數據丟失。
no_wdelay ：不使用延遲寫入。NFS伺服器會將寫入寫入請求緩沖起來，可以提高性能。如果async已經打開那麼該選項無效。
no_subtree_check ：不進行子樹檢查（使用該選項易引起安全問題）
root_squash和no_root_squash、all_squash ：root_squash選項使得客戶端以root許可權訪問 文件系統時，轉換為伺服器端的匿名用戶。這選項打開一定要設置好伺服器的許可權。
之後再重新啟動NFS服務。Fedora下使用 /etc/init.d/nfs restart
使用 exports查看導出的文件。

『伍』 linux的內核運行原理是怎麼樣的呢如何從開機，到載入內核鏡像到內存

當PC啟動時,Intel系列的CPU首先進入的是實模式,並開始執行位於地址0xFFFF0處
的代碼,也就是ROM-BIOS起始位置的代碼。BIOS先進行一系列的系統自檢,然後初始化位
於地址0的中斷向量表。最後BIOS將啟動盤的第一個扇區裝入到0x7C00,並開始執行此處
的代碼。這就是對內核初始化過程的一個最簡單的描述。
最初,linux核心的最開始部分是用8086匯編語言編寫的。當開始運行時,核心將自
己裝入到絕對地址0x90000,再將其後的2k位元組裝入到地址0x90200處,最後將核心的其餘
部分裝入到0x10000。
當系統裝入時,會顯示Loading...信息。裝入完成後,控制轉向另一個實模式下的匯
編語言代碼boot/Setup.S。Setup部分首先設置一些系統的硬體設備,然後將核心從
0x10000處移至0x1000處。這時系統轉入保護模式,開始執行位於0x1000處的代碼。
接下來是內核的解壓縮。0x1000處的代碼來自於文件Boot/head.S,它用來初始化寄
存器和調用decompress_kernel( )程序。decompress_kernel( )程序由Boot/inflate.c,
Boot/unzip.c和Boot../misc.c組成。解壓縮後的數據被裝入到了0x100000處,這也是
linux不能在內存小於2M的環境下運行的主要原因。
解壓後的代碼在0x1010000處開始執行,緊接著所有的32位的設置都將完成： IDT、
GDT和LDT將被裝入,處理器初始化完畢,設置好內存頁面,最終調用start_kernel過程。
這大概是整個內核中最為復雜的部分。
[系統開始運行]
linux kernel 最早的C代碼從匯編標記startup_32開始執行
startup_32:
start_kernel
lock_kernel
trap_init
init_IRQ
sched_init
softirq_init
time_init
console_init
#ifdef CONFIG_MODULES
init_moles
#endif
kmem_cache_init
sti
calibrate_delay
mem_init
kmem_cache_sizes_init
pgtable_cache_init
fork_init
proc_caches_init
vfs_caches_init
buffer_init
page_cache_init
signals_init
#ifdef CONFIG_PROC_FS
proc_root_init
#endif
#if defined(CONFIG_SYSVIPC)
ipc_init
#endif
check_bugs
smp_init
rest_init
kernel_thread
unlock_kernel
cpu_idle
・startup_32 [arch/i386/kernel/head.S]
・start_kernel [init/main.c]
・lock_kernel [include/asm/smplock.h]
・trap_init [arch/i386/kernel/traps.c]
・init_IRQ [arch/i386/kernel/i8259.c]
・sched_init [kernel/sched.c]
・softirq_init [kernel/softirq.c]
・time_init [arch/i386/kernel/time.c]
・console_init [drivers/char/tty_io.c]
・init_moles [kernel/mole.c]
・kmem_cache_init [mm/slab.c]
・sti [include/asm/system.h]
・calibrate_delay [init/main.c]
・mem_init [arch/i386/mm/init.c]
・kmem_cache_sizes_init [mm/slab.c]
・pgtable_cache_init [arch/i386/mm/init.c]
・fork_init [kernel/fork.c]
・proc_caches_init
・vfs_caches_init [fs/dcache.c]
・buffer_init [fs/buffer.c]
・page_cache_init [mm/filemap.c]
・signals_init [kernel/signal.c]
・proc_root_init [fs/proc/root.c]
・ipc_init [ipc/util.c]
・check_bugs [include/asm/bugs.h]
・smp_init [init/main.c]
・rest_init
・kernel_thread [arch/i386/kernel/process.c]
・unlock_kernel [include/asm/smplock.h]
・cpu_idle [arch/i386/kernel/process.c]
start_kernel( )程序用於初始化系統內核的各個部分,包括：
*設置內存邊界,調用paging_init( )初始化內存頁面。
*初始化陷阱,中斷通道和調度。
*對命令行進行語法分析。
*初始化設備驅動程序和磁碟緩沖區。
*校對延遲循環。
最後的function'rest_init' 作了以下工作:
・開辟內核線程'init'
・調用unlock_kernel
・建立內核運行的cpu_idle環, 如果沒有調度,就一直死循環
實際上start_kernel永遠不能終止.它會無窮地循環執行cpu_idle.
最後,系統核心轉向move_to_user_mode( ),以便創建初始化進程（init）。此後,進程0開始進入無限循環。
初始化進程開始執行/etc/init、/bin/init 或/sbin /init中的一個之後,系統內核就不再對程序進行直接控制了。之後系統內核的作用主要是給進程提供系統調用,以及提供非同步中斷事件的處理。多任務機制已經建立起來,並開始處理多個用戶的登錄和fork( )創建的進程。
[init]
init是第一個進程,或者說內核線程
init
lock_kernel
do_basic_setup
mtrr_init
sysctl_init
pci_init
sock_init
start_context_thread
do_init_calls
(*call())-> kswapd_init
prepare_namespace
free_initmem
unlock_kernel
execve
[目錄]
--------------------------------------------------------------------------------
啟動步驟
系統引導：
涉及的文件
./arch/$ARCH/boot/bootsect.s
./arch/$ARCH/boot/setup.s
bootsect.S
這個程序是linux kernel的第一個程序,包括了linux自己的bootstrap程序,
但是在說明這個程序前,必須先說明一般IBM PC開機時的動作(此處的開機是指
"打開PC的電源"):
一般PC在電源一開時,是由內存中地址FFFF:0000開始執行(這個地址一定
在ROM BIOS中,ROM BIOS一般是在FEOOOh到FFFFFh中),而此處的內容則是一個
jump指令,jump到另一個位於ROM BIOS中的位置,開始執行一系列的動作,包
括了檢查RAM,keyboard,顯示器,軟硬磁碟等等,這些動作是由系統測試代碼
(system test code)來執行的,隨著製作BIOS廠商的不同而會有些許差異,但都
是大同小異,讀者可自行觀察自家機器開機時,螢幕上所顯示的檢查訊息。
緊接著系統測試碼之後,控制權會轉移給ROM中的啟動程序
(ROM bootstrap routine),這個程序會將磁碟上的第零軌第零扇區讀入
內存中(這就是一般所謂的boot sector,如果你曾接觸過電腦病
毒,就大概聽過它的大名),至於被讀到內存的哪裡呢? --絕對
位置07C0:0000(即07C00h處),這是IBM系列PC的特性。而位在linux開機
磁碟的boot sector上的正是linux的bootsect程序,也就是說,bootsect是
第一個被讀入內存中並執行的程序。現在,我們可以開始來
看看到底bootsect做了什麼。
第一步
首先,bootsect將它"自己"從被ROM BIOS載入的絕對地址0x7C00處搬到
0x90000處,然後利用一個jmpi(jump indirectly)的指令,跳到新位置的
jmpi的下一行去執行,
第二步
接著,將其他segment registers包括DS,ES,SS都指向0x9000這個位置,
與CS看齊。另外將SP及DX指向一任意位移地址( offset ),這個地址等一下
會用來存放磁碟參數表(disk para- meter table )
第三步
接著利用BIOS中斷服務int 13h的第0號功能,重置磁碟控制器,使得剛才
的設定發揮功能。
第四步
完成重置磁碟控制器之後,bootsect就從磁碟上讀入緊鄰著bootsect的setup
程序,也就是setup.S,此讀入動作是利用BIOS中斷服務int 13h的第2號功能。
setup的image將會讀入至程序所指定的內存絕對地址0x90200處,也就是在內存
中緊鄰著bootsect 所在的位置。待setup的image讀入內存後,利用BIOS中斷服
務int 13h的第8號功能讀取目前磁碟的參數。
第五步
再來,就要讀入真正linux的kernel了,也就是你可以在linux的根目錄下看
到的"vmlinuz" 。在讀入前,將會先呼叫BIOS中斷服務int 10h 的第3號功能,
讀取游標位置,之後再呼叫BIOS 中斷服務int 10h的第13h號功能,在螢幕上輸
出字串"Loading",這個字串在boot linux時都會首先被看到,相信大家應該覺
得很眼熟吧。
第六步
接下來做的事是檢查root device,之後就仿照一開始的方法,利用indirect
jump 跳至剛剛已讀入的setup部份
第七步
setup.S完成在實模式下版本檢查,並將硬碟,滑鼠,內存參數寫入到 INITSEG
中,並負責進入保護模式。
第八步
操作系統的初始化。

『陸』 Linux（ bootloader）啟動操作系統過程

Linux Booting Process:
(1) BIOS
功能：執行計算機系統完整性檢測；通電液凳自檢；搜索/載入/執行 boot loader程序。
一旦 boot loader 程序被探測到，並且載入到內存，BIOS會把控制權交給它。
(2) MBR
MBR位於引導盤（Bootable Disk）的第一個扇區（512B）。
通常是在 /dev/sda 或者 /dev/hda 。

注意：引導盤（bootable disk）和引導分區（bootable partition）的區別。

(3) GRUB
GRUB = Grand Unified Bootloader

如果在系統中安裝有多個內核鏡像，你可以選擇某一個被執行。
GRUB展示了一個啟動畫面，等待幾秒，如果你不輸入任何字元，它將會按照grub配置文件的規定載入默認的內核鏡像。

Grub配置文件在: /boot/grub/grub.conf
它包含了內核和initrd.img

(4) Kernal
(注意Kernal和kernel不一樣)

Kernal按照grub.conf文件的規定，掛載根文件系統。
一旦kernal啟動，它第一件事情就是執行：sbin/init 進程。

initrd是被kernel用做臨時根文件系統，直到Kernal掛載了根文件系統。

(5) INIT（凳埋團Initilization）

根據 /etc/inittab 文件決定Linux運行層級，運行級別決定了哪個初始化程序（Initial Programs）被載入到啟動項。

(6) Run Level

根據你的運行級別的設定，操作系統會執行下來對應的文件夾下的程序：

Linux的7個棗橘運行級別（Run levels）:

標準的Linux運行級別為3或者5，如果是3的話，系統就在多用戶狀態；如果是5的話，則是運行著XWindow系統。不同的運行級別有著不同的用處，也應該根據自己的不同清晰來設置。例如，如果丟失了root口令，那麼可以讓機器啟動進入單用戶模式來設置。

如果是使用S（Start）開頭的程序，那麼是用在啟動的時候，
如果是使用K（Kill）開頭的程序，那麼是用在關機的時候。

『柒』 Linux驅動程序的工作原理

由於你的問題太長我只好轉載別人的手打的太累不好意思~~~
Linux是Unix***作系統的一種變種,在Linux下編寫驅動程序的原理和

思想完全類似於其他的Unix系統,但它dos或window環境下的驅動程序有很大的

區別.在Linux環境下設計驅動程序,思想簡潔,***作方便,功芤埠芮看?但是

支持函數少,只能依賴kernel中的函數,有些常用的***作要自己來編寫,而且調

試也不方便.本人這幾周來為實驗室自行研製的一塊多媒體卡編制了驅動程序,

獲得了一些經驗,願與Linux fans共享,有不當之處,請予指正.

以下的一些文字主要來源於khg,johnsonm的Write linux device driver,

Brennan's Guide to Inline Assembly,The Linux A-Z,還有清華BBS上的有關

device driver的一些資料. 這些資料有的已經過時,有的還有一些錯誤,我依

據自己的試驗結果進行了修正.

一. Linux device driver 的概念

系統調用是***作系統內核和應用程序之間的介面,設備驅動程序是***作系統

內核和機器硬體之間的介面.設備驅動程序為應用程序屏蔽了硬體的細節,這樣

在應用程序看來,硬體設備只是一個設備文件, 應用程序可以象***作普通文件

一樣對硬體設備進行***作.設備驅動程序是內核的一部分,它完成以下的功能:

1.對設備初始化和釋放.

2.把數據從內核傳送到硬體和從硬體讀取數據.

3.讀取應用程序傳送給設備文件的數據和回送應用程序請求的數據.

4.檢測和處理設備出現的錯誤.

在Linux***作系統下有兩類主要的設備文件類型,一種是字元設備,另一種是

塊設備.字元設備和塊設備的主要區別是:在對字元設備發出讀/寫請求時,實際

的硬體I/O一般就緊接著發生了,塊設備則不然,它利用一塊系統內存作緩沖區,

當用戶進程對設備請求能滿足用戶的要求,就返回請求的數據,如果不能,就調用請求函數來進行實際

的I/O***作.塊設備是主要針對磁碟等慢速設備設計的,以免耗費過多的CPU時間

來等待.

已經提到,用戶進程是通過設備文件來與實際的硬體打交道.每個設備文件都

都有其文件屬性(c/b),表示是字元設備還蔤強檣璞?另外每個文件都有兩個設

備號,第一個是主設備號,標識驅動程序,第二個是從設備號,標識使用同一個

設備驅動程序的不同的硬體設備,比如有兩個軟盤,就可以用從設備號來區分

他們.設備文件的的主設備號必須與設備驅動程序在登記時申請的主設備號

一致,否則用戶進程將無法訪問到驅動程序.

最後必須提到的是,在用戶進程調用驅動程序時,系統進入核心態,這時不再是

搶先式調度.也就是說,系統必須在你的驅動程序的子函數返回後才能進行其他

的工作.如果你的驅動程序陷入死循環,不幸的是你只有重新啟動機器了,然後就

是漫長的fsck.//hehe

(請看下節,實例剖析)

讀/寫時,它首先察看緩沖區的內容,如果緩沖區的數據

如何編寫Linux***作系統下的設備驅動程序

Roy G

二.實例剖析

我們來寫一個最簡單的字元設備驅動程序.雖然它什麼也不做,但是通過它

可以了解Linux的設備驅動程序的工作原理.把下面的C代碼輸入機器,你就會

獲得一個真正的設備驅動程序.不過我的kernel是2.0.34,在低版本的kernel

上可能會出現問題,我還沒測試過.//xixi

#define __NO_VERSION__

#include

#include

char kernel_version [] = UTS_RELEASE;

這一段定義了一些版本信息,雖然用處不是很大,但也必不可少.Johnsonm說所

有的驅動程序的開頭都要包含,但我看倒是未必.

由於用戶進程是通過設備文件同硬體打交道,對設備文件的***作方式不外乎就

是一些系統調用,如 open,read,write,close...., 注意,不是fopen, fread.,

但是如何把系統調用和驅動程序關聯起來呢?這需要了解一個非常關鍵的數據

結構:

struct file_operations {

int (*seek) (struct inode * ,struct file *, off_t ,int);

int (*read) (struct inode * ,struct file *, char ,int);

int (*write) (struct inode * ,struct file *, off_t ,int);

int (*readdir) (struct inode * ,struct file *, struct dirent * ,int);

int (*select) (struct inode * ,struct file *, int ,select_table *);

int (*ioctl) (struct inode * ,struct file *, unsined int ,unsigned long

int (*mmap) (struct inode * ,struct file *, struct vm_area_struct *);

int (*open) (struct inode * ,struct file *);

int (*release) (struct inode * ,struct file *);

int (*fsync) (struct inode * ,struct file *);

int (*fasync) (struct inode * ,struct file *,int);

int (*check_media_change) (struct inode * ,struct file *);

int (*revalidate) (dev_t dev);

}

這個結構的每一個成員的名字都對應著一個系統調用.用戶進程利用系統調用

在對設備文件進行諸如read/write***作時,系統調用通過設備文件的主設備號

找到相應的設備驅動程序,然後讀取這個數據結構相應的函數指針,接著把控制

權交給該函數.這是linux的設備驅動程序工作的基本原理.既然是這樣,則編寫

設備驅動程序的主要工作就是編寫子函數,並填充file_operations的各個域.

相當簡單,不是嗎?

下面就開始寫子程序.

#include

#include

#include

#include

#include

unsigned int test_major = 0;

static int read_test(struct inode *node,struct file *file,

char *buf,int count)

{

int left;

if (verify_area(VERIFY_WRITE,buf,count) == -EFAULT )

return -EFAULT;

for(left = count left > 0 left--)

{

__put_user(1,buf,1);

buf++;

}

return count;

}

這個函數是為read調用准備的.當調用read時,read_test()被調用,它把用戶的

緩沖區全部寫1.

buf 是read調用的一個參數.它是用戶進程空間的一個地址.但是在read_test

被調用時,系統進入核心態.所以不能使用buf這個地址,必須用__put_user(),

這是kernel提供的一個函數,用於向用戶傳送數據.另外還有很多類似功能的

函數.請參考.在向用戶空間拷貝數據之前,必須驗證buf是否可用.

這就用到函數verify_area.

static int write_tibet(struct inode *inode,struct file *file,

const char *buf,int count)

{

return count;

}

static int open_tibet(struct inode *inode,struct file *file )

{

MOD_INC_USE_COUNT;

return 0;

} static void release_tibet(struct inode *inode,struct file *file )

{

MOD_DEC_USE_COUNT;

}

這幾個函數都是空***作.實際調用發生時什麼也不做，他們僅僅為下面的結構

提供函數指針。

struct file_operations test_fops = {

NULL,

read_test,

write_test,

NULL, /* test_readdir */

NULL,

NULL, /* test_ioctl */

NULL, /* test_mmap */

open_test,

release_test, NULL, /* test_fsync */

NULL, /* test_fasync */

/* nothing more, fill with NULLs */

};

設備驅動程序的主體可以說是寫好了。現在要把驅動程序嵌入內核。驅動程序

可以按照兩種方式編譯。一種是編譯進kernel，另一種是編譯成模塊(moles),

如果編譯進內核的話，會增加內核的大小，還要改動內核的源文件，而且不能

動態的卸載，不利於調試，所以推薦使用模塊方式。

int init_mole(void)

{

int result;

result = register_chrdev(0, "test", &test_fops);

if (result < 0) {

printk(KERN_INFO "test: can't get major number ");

return result;

}

if (test_major == 0) test_major = result; /* dynamic */

return 0;

}

在用insmod命令將編譯好的模塊調入內存時，init_mole 函數被調用。在

這里，init_mole只做了一件事，就是向系統的字元設備表登記了一個字元

設備。register_chrdev需要三個參數，參數一是希望獲得的設備號，如果是

零的話，系統將選擇一個沒有被佔用的設備號返回。參數二是設備文件名，

參數三用來登記驅動程序實際執行***作的函數的指針。

如果登記成功，返回設備的主設備號，不成功，返回一個負值。

void cleanup_mole(void)

{

unregister_chrdev(test_major, "test");

}

在用rmmod卸載模塊時，cleanup_mole函數被調用，它釋放字元設備test

在系統字元設備表中佔有的表項。

一個極其簡單的字元設備可以說寫好了，文件名就叫test.c吧。

下面編譯

$ gcc -O2 -DMODULE -D__KERNEL__ -c test.c

得到文件test.o就是一個設備驅動程序。

如果設備驅動程序有多個文件，把每個文件按上面的命令行編譯，然後

ld -r file1.o file2.o -o molename.

驅動程序已經編譯好了，現在把它安裝到系統中去。

$ insmod -f test.o

如果安裝成功，在/proc/devices文件中就可以看到設備test,

並可以看到它的主設備號,。

要卸載的話，運行

$ rmmod test

下一步要創建設備文件。

mknod /dev/test c major minor

c 是指字元設備，major是主設備號，就是在/proc/devices里看到的。

用shell命令

$ cat /proc/devices | awk "\$2=="test" {print \$1}"

就可以獲得主設備號，可以把上面的命令行加入你的shell script中去。

minor是從設備號，設置成0就可以了。

我們現在可以通過設備文件來訪問我們的驅動程序。寫一個小小的測試程序。

#include

#include

#include

#include

main()

{

int testdev;

int i;

char buf[10];

testdev = open("/dev/test",O_RDWR);

if ( testdev == -1 )

{

printf("Cann't open file ");

exit(0);

}

read(testdev,buf,10);

for (i = 0; i < 10;i++)

printf("%d ",buf);

close(testdev);

}

編譯運行，看看是不是列印出全1 ？

以上只是一個簡單的演示。真正實用的驅動程序要復雜的多，要處理如中斷，

DMA，I/O port等問題。這些才是真正的難點。請看下節，實際情況的處理。

如何編寫Linux***作系統下的設備驅動程序

Roy G

三 設備驅動程序中的一些具體問題。

1. I/O Port.

和硬體打交道離不開I/O Port，老的ISA設備經常是佔用實際的I/O埠，

在linux下，***作系統沒有對I/O口屏蔽，也就是說，任何驅動程序都可以

對任意的I/O口***作，這樣就很容易引起混亂。每個驅動程序應該自己避免

誤用埠。

有兩個重要的kernel函數可以保證驅動程序做到這一點。

1）check_region(int io_port, int off_set)

這個函數察看系統的I/O表，看是否有別的驅動程序佔用某一段I/O口。

參數1：io埠的基地址，

參數2：io埠佔用的范圍。

返回值：0 沒有佔用， 非0，已經被佔用。

2）request_region(int io_port, int off_set,char *devname)

如果這段I/O埠沒有被佔用，在我們的驅動程序中就可以使用它。在使用

之前，必須向系統登記，以防止被其他程序佔用。登記後，在/proc/ioports

文件中可以看到你登記的io口。

參數1：io埠的基地址。

參數2：io埠佔用的范圍。

參數3：使用這段io地址的設備名。

在對I/O口登記後，就可以放心地用inb(), outb()之類的函來訪問了。

在一些pci設備中，I/O埠被映射到一段內存中去，要訪問這些埠就相當

於訪問一段內存。經常性的，我們要獲得一塊內存的物理地址。在dos環境下，

（之所以不說是dos***作系統是因為我認為DOS根本就不是一個***作系統，它實

在是太簡單，太不安全了）只要用段：偏移就可以了。在window95中，95ddk

提供了一個vmm 調用 _MapLinearToPhys,用以把線性地址轉化為物理地址。但

在Linux中是怎樣做的呢？

2 內存***作

在設備驅動程序中動態開辟內存，不是用malloc，而是kmalloc，或者用

get_free_pages直接申請頁。釋放內存用的是kfree，或free_pages. 請注意，

kmalloc等函數返回的是物理地址！而malloc等返回的是線性地址！關於

kmalloc返回的是物理地址這一點本人有點不太明白：既然從線性地址到物理

地址的轉換是由386cpu硬體完成的，那樣匯編指令的***作數應該是線性地址，

驅動程序同樣也不能直接使用物理地址而是線性地址。但是事實上kmalloc

返回的確實是物理地址，而且也可以直接通過它訪問實際的RAM，我想這樣可

以由兩種解釋，一種是在核心態禁止分頁，但是這好像不太現實；另一種是

linux的頁目錄和頁表項設計得正好使得物理地址等同於線性地址。我的想法

不知對不對，還請高手指教。

言歸正傳，要注意kmalloc最大隻能開辟128k-16，16個位元組是被頁描述符

結構佔用了。kmalloc用法參見khg.

內存映射的I/O口，寄存器或者是硬體設備的RAM(如顯存)一般佔用F0000000

以上的地址空間。在驅動程序中不能直接訪問，要通過kernel函數vremap獲得

重新映射以後的地址。

另外，很多硬體需要一塊比較大的連續內存用作DMA傳送。這塊內存需要一直

駐留在內存，不能被交換到文件中去。但是kmalloc最多隻能開辟128k的內存。

這可以通過犧牲一些系統內存的方法來解決。

具體做法是：比如說你的機器由32M的內存，在lilo.conf的啟動參數中加上

mem=30M，這樣linux就認為你的機器只有30M的內存，剩下的2M內存在vremap

之後就可以為DMA所用了。

請記住，用vremap映射後的內存，不用時應用unremap釋放，否則會浪費頁表。

3 中斷處理

同處理I/O埠一樣，要使用一個中斷，必須先向系統登記。

int request_irq(unsigned int irq ,

void(*handle)(int,void *,struct pt_regs *),

unsigned int long flags,

const char *device);

irq: 是要申請的中斷。

handle：中斷處理函數指針。

flags：SA_INTERRUPT 請求一個快速中斷，0 正常中斷。

device：設備名。

如果登記成功，返回0，這時在/proc/interrupts文件中可以看你請求的

中斷。

4一些常見的問題。

對硬體***作，有時時序很重要。但是如果用C語言寫一些低級的硬體***作

的話，gcc往往會對你的程序進行優化，這樣時序就錯掉了。如果用匯編寫呢，

gcc同樣會對匯編代碼進行優化，除非你用volatile關鍵字修飾。最保險的

辦法是禁止優化。這當然只能對一部分你自己編寫的代碼。如果對所有的代碼

都不優化，你會發現驅動程序根本無法裝載。這是因為在編譯驅動程序時要

用到gcc的一些擴展特性，而這些擴展特性必須在加了優化選項之後才能體現

出來。

關於kernel的調試工具，我現在還沒有發現有合適的。有誰知道請告訴我，

不勝感激。我一直都在printk列印調試信息，倒也還湊合。

關於設備驅動程序還有很多內容，如等待/喚醒機制，塊設備的編寫等。

我還不是很明白，不敢亂說。

『捌』 嵌入式linux的bootloader的啟動流程是怎樣的

嵌入式 Linux 系統從軟體角度看可以分為四個部分：引導載入程序（Bootloader）， Linux 內核，文件系統，應用程序。

當系統首次引導時，或系統被重置時，處理器會執行一個位於Flash/ROM中的已知位置處的代碼，Bootloader就是這第一段代碼。它主要用來初始化處理器及外設，然後調用 Linux 內核。Linux 內核在完成系統的初始化之後需要掛載某個文件系統作為根文件系統（Root Filesystem），然後載入必要的內核模塊，啟動應用程序。這就是嵌入式Linux系統啟動過程 Linux 引導的整個過程。

Bootloader 的啟動方式：

1. 網路啟動方式。這種方式的開發板不需要較大的存儲介質，跟無盤工作站有點類似，但是使用這種啟動方式之前，需要把Bootloader安裝到板上的EPROM或者Flash中。Bootloader通過乙太網介面遠程下載Linux內核映像或者文件系統。Bootloader下載文件一般都使用TFTP網路協議，還可以通過DHCP的方式動態配置IP地址。

2. 硬碟啟動方式
   傳統的Linux系統運行在台式機或者伺服器上，這些計算機一般都使用BIOS引導，並使用磁碟作為存儲介質。Linux傳統上是LILO (Linux Loader) 引導，後來又出現了GUN的軟體 (Grand Unified Bootloader) 。 這兩種Bootloader廣泛應用在X86的Linux系統上。

3. Flash啟動方式。大多數嵌入式系統上都使用Flash存儲介質。Flash有很多類型，包括NOR Flash、NAND Flash和其它半導體盤。它們之間的不同在於： NOR Flash 支持晶元內執行（XIP， eXecute In Place），這樣代碼可以在Flash上直接執行而不必拷貝到RAM中去執行。而NAND Flash並不支持XIP，所以要想執行 NAND Flash 上的代碼，必須先將其拷貝到 RAM中去，然後跳到 RAM 中去執行。NOR Flash 使用最為普遍。Bootloader一般放在Flash的底端或者頂端，這需要根據處理器的復位向量來進行設置。可以配置成MTD設備來訪問Flash分區。

『玖』 linuxwin10雙系統引導原理

第一步：

當然是下載Ubuntu了，我是在Ubuntu官網下載的原生版本，我下載的是Ubuntu最新版本15.04。沒有選擇國人修改過的kylin版本。kylin好不好我完全不懂，只是習慣性的覺得國人做系統不放心，就連修改下我都不放心。

第二步：

製作u盤啟動盤。我用的是UltraISO這個軟體製作的啟動盤，操作很簡單，為了增加文章篇幅，我就簡單貼兩張圖吧。(這地方寫入方式的選擇，默認是USB-HDD+，我也是這么選擇的，但是有人說應該選擇USB-ZIP+。具體我不懂，不過我按照我選擇的能夠安裝成功。)

操作很簡單，就是選擇好你的iso文件，然後啟動-製作硬碟啟動，不清楚的話就網路一下咯。

第三步：

windows系統下為Ubuntu准備一個空閑分區。操作也很簡單，找一個不用的盤，空間別太小，然後用windows自帶的磁碟管理工具來壓縮分區。我自己是為Ubuntu准備了100G大小的空間，這個自己根據需求設定。

第四步：

重啟電腦安裝Ubuntu系統。lenovo重啟時按F12選擇啟動位置，這個各個品牌按照自己品牌的按鍵來，跟U盤安裝win7、win8一個道理。重點需要說明的地方就是Ubuntu分區。在安裝過程中需要選擇位置，我們就選擇之前專門為Ubuntu壓縮的那個分區，可以看到那個分區說明寫著「空閑」，所以還是比較好區分的。然後就是分區了，參考了網上一些人的說法，然後根據自己的筆記本我做了如下設置(手機渣像素，估計看不清，我再陳述一下吧)。首先是「/」掛載區，我分了30G；然後是SWAP，我分了8G，這個跟內存有關，我看完網上很多人設置的是2G，我自己筆記本物理內存12G，2G會不會太少了，於是自己設置了8G；然後是「/boot」，我分了300M，網上都說這部分200M足夠了；最後剩下的空就留給「/home」了。這部分內容我也不懂，完全是參考網上的說明設置的，畢竟對linux具體原理一竅不通。

然後分區結束後，需要選擇安裝啟動引導其的設備，這部分貌似很關鍵，但是我也不懂原理，就聽網上說的，什麼是從ubuntu啟動器，什麼是從windows啟動器。我按照其中的一種說法設置的，講設備選擇為剛才設置的「/boot」那個設備。

然後就是安裝了，安裝過程比較慢，可能是我這兒網速比較慢。其中「正在下載語言包」「正在下載軟體包」這兩處很慢，每個至少得20mins，可能是因為我這熱網速太慢了。還有就是最後一步卡在「執行安裝後執行的觸發器 update-notifier-common」這一步有20min後，我懷疑有問題，看網上很多人出現這個問題，有人說斷網可以解決，我斷網後一段時間好像解決了，但是我不知道這個是不是因為斷網而解決的。

簡單兩張圖表示我的確安裝了。成功後設置用戶名，密碼之類的就可以了。然後需要重啟。

第五步：

重啟後有畫面可以選擇進入什麼系統，具體記不清了，基本就是：1、Ubuntu 2、windows 3、windows 4、設置(就是進入BIOS)。我選擇了進入Ubuntu，一切順利，雖然我會用，但是欣喜的看到安裝成功了。然後，問題沒這么簡單，我想重啟後進原來的win10用easyBCD軟體設置一下啟動順序啥的時，發現重啟頁面選擇2或3都進不去windows，基本意思就是找不到文件啥的。這個雙系統的引導是用Ubuntu引導的，我本來是想讓他用win10引導的。後來簡單網路了下，可以先通過BIOS設置優先順序進入win10，我按照這個方法設置後進入了windows(然而時間不對了，以因為我的本是美版的，剛買的時候時間就差幾個小時，雖然選了時區也不對，最後還是手動設置的時間，這次也是手動設置的。)，但是開機後沒有選擇進入那個系統，就是說我想要的還沒有。

我用easyBSD試著設置了一下，看效果如何。

有效果，在開機界面出現了選項。可以順利進入win10.不過安裝雙系統就跟開機10s內完成說byebye了。然而開機界面選擇了ubuntu但是進不去，提示找不到 \EFI\ubuntu\shimx64.efi。意思就是現在主板用efi啟動，而在efi分區沒找到相應的ubuntu分區。如果找到這個文件並把他放到應該在的efi分區中，應該就能正常啟動了。於是我裝了DiskGenius，瞅了一眼沒找到ubuntu的efi，找到了windows的efi。我再windows自帶的磁碟管理中看到兩個efi分區，大小都是260M，有點納悶，怎麼會有兩個…………於是也沒多想，就把之前裝的ubuntu分區給刪除了，准備重裝，並且裝的時候記得把分區下面那個引導位置設置為我windows的efi分區，這樣應該就能正常啟動雙系統了。當我剛剛刪除分區後突然意識到我之前因為新加了ssd，所以克隆了系統，所喲應該就有兩個efi分區，原來的hdd上一個，後來的ssd上一個。於是按照這個思路，我再hdd的efi分區中找到了ubuntu的那個shimx64.efi文件。然並卵，我已經刪除了分區，不得不重裝了。

在重裝之前，聽人說需要關閉windows的快速啟動(windows+x，裡面電源選項中有，選擇電源按鈕的功能，更改當前不可用的設置，把「啟用快速啟動前面的對號去掉」)，同時還需要在BIOS菜單中，在security下找到secure boot項，把UEFI那項設置為DISABLE。

然後重裝，這次比上次快不少。進入ubuntu照樣正常，不過從ubuntu界面進windows不正常，好像進入了一個修復windows的界面。而且沒法後退，只好強制關機了。又從BIOS進了windows系統，開始設置雙系統啟動，用easyBCD。

設置完之後，還是跟之前一樣的問題，找不到efi文件。我用DiskGenius看了看，那個ubuntu的efi文件還是在hdd的efi分區中，沒在ssd的efi分區中。而且沒辦法復制過去，每次打開ssd的efi分區想要操作(比如新建文件夾，粘貼之類的)，就提示說這個分區沒有正確載入，可以嘗試重啟，然而重啟也沒什麼用。