linux启动原理

『壹』 linux启动的过程有哪些

总结一下，linux的开机整个流程。

· 1: 启动电源后，主机第一步先做的就是查询BIOS(全称:basic input/output system 基本输入输出系统)信息。了解整个系统的硬件状态，如CPU，内存，显卡，网卡等。嗯，这一步windows算和它是一家。不分彼此。

· 2: 接下来，就是主机读取MBR(硬盘的第一个扇区)里的boot loader了。这个可是重点哦，据说troubleshooting里就会考这点，给个坏了的loader，叫你修正。windows不支持linux的分区格式。所以，用windows的boot。ini是查不到linux的系统的。一般我装系统都是先装windows再装linux，然后用grub来做boot loader。两个字:省心!因为linux不像windows那么小气。grub可是支持windows分区格式的哦。

· 3: 接上一步，主机读取boot loader后，会读取里面的信息，知道谁跟谁是待在哪，假如主机想进入linux系统，读取到linux核心是在/boot文件目录中后，将此核心加载到内存中。开始了接下来的分析启动之旅。

· 4: OK，第一个运行程序是谁?就是/sbin/init程序。不信，就用top程序看下，是不是PID为1的就是这个东东，它，可是万物之祖啊，我简称它是女娲娘娘(不喜欢亚当夏娃)。

· 5: init首先查找启动等级(run-level)。因为启动等级不同，其运行脚本(也就是服务)会不同。默认的等级有以下几项:

0 - halt (系统直接关机)

1 - single user mode (单人模式，用于系统维护时使用)

2 - Multi-user， without NFS (类似3模式，不过少了NFS服务)

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

4 - unused (系统保留功能)

5 - X11 (与3模式类似，不过，是X终端显示)

6 - reboot (重新开机)

(不要选择0或4，6 否则，进步了系统的)

· 6: OK。系统知道自己的启动等级后，接下来，不是去启动服务，而是，先设置好主机运行环境。读取的文件是/etc/rc。d/rc。sysinit文件。那究竟要设置哪些环境呢?

· 设置网络环境/etc/sysconfig/network，如主机名，网关，IP，DNS等。

· 挂载/proc。此文件是个特殊文件，大小为0，因为它是在内存当中。里面东东最好别删。

· 根据内核在开机时的结果/proc/sys/kernel/modprobe。开始进行周边设备的侦测。

· 载入用户自定义的模块/etc/sysconfig/moles/*。moles

· 读取/etc/sysctl。conf文件对内核进行设定。

· 设定时间，终端字体，硬盘LVM或RAID功能，以fsck进行磁盘检测。

· 将开机状况记录到/var/log/dmesg中。(可以用命令dmesg查看结果)

· 7: OK，接下来，就是启动系统服务了，不同的run-level会有不同的服务启动。到/etc/rc。d目录中，不同的level会有不同的目录。如启动3模式，会有个rc3。d目录，里面就保存着服务。其中，S(start)开头的表明开机启动，K(kill)开头的表明开机不启动。数字表示启动顺序。数字越小，启动越早。

注意，他们都是连接到etc/rc。d/init。d/目录中的相关文件。所以，想手工启动某一服务，可以用"/etc/rc。d/init。d/某个服务 start"启动哦。相反，我们也可以把某个服务ln(链接命令)到不同run-level的目录中。记得打上S或者K+数字哦。

· 8: 读取服务后，主机会读取/etc/rc。d/rc。local文件。所以，如果需要什么开机启动的话，可以写个脚本或命令到这里面来。就不用像上面那么麻烦。以后删除也方便。

OK，经过一番长途跋涉后，系统终于可以安心的开启shell了。把控制权交到我们手上了。我们可以为所欲为了。最好，养成好习惯，平时不要用root用户登陆。上次我就一不小心错输了poweroff。那可是网关服务器啊。全公司人都上不了网啊。还好跟他们已经热乎了。只是狂K了我一顿而已。

『贰』 Linux进程管理及作业控制的启动进程

键入需要运行的程序的程序名，执行一个程序，其实也就是启动了一个进程。在Linux系统中每个进程都具有一个进程号，用于系统识别和调度进程。启动一个进程有两个主要途径：手工启动和调度启动，后者是事先进行设置，根据用户要求自行启动。 由用户输入命令，直接启动一个进程便是手工启动进程。但手工启动进程又可以分为很多种，根据启动的进程类型不同、性质不同，实际结果也不一样，下面分别介绍。
1. 前台启动
这或许是手工启动一个进程的最常用的方式。一般地，用户键入一个命令“ls –l”，这就已经启动了一个进程，而且是一个前台的进程。这时候系统其实已经处于一个多进程状态。或许有些用户会疑惑：我只启动了一个进程而已。但实际上有许多运行在后台的、系统启动时就已经自动启动的进程正在悄悄运行着。还有的用户在键入“ls –l”命令以后赶紧使用“ps –x”查看，却没有看到ls进程，也觉得很奇怪。其实这是因为ls这个进程结束太快，使用ps查看时该进程已经执行结束了。如果启动一个比较耗时的进程:
find / -name fox.jpg
然后再把该进程挂起，使用ps查看，就会看到一个find进程在里面。
2. 后台启动
直接从后台手工启动一个进程用得比较少一些，除非是该进程甚为耗时，且用户也不急着需要结果的时候。假设用户要启动一个需要长时间运行的格式化文本文件的进程。为了不使整个shell在格式化过程中都处于“瘫痪”状态，从后台启动这个进程是明智的选择。
[例1]
$ troff –me notes > note_form &
[1] 4513
$
由上例可见，从后台启动进程其实就是在命令结尾加上一个&号。键入命令以后，出现一个数字，这个数字就是该进程的编号，也称为PID，然后就出现了提示符。用户可以继续其他工作。
上面介绍了前、后台启动的两种情况。实际上这两种启动方式有个共同的特点，就是新进程都是由当前shell这个进程产生的。也就是说，是shell创建了新进程，于是就称这种关系为进程间的父子关系。这里shell是父进程，而新进程是子进程。一个父进程可以有多个子进程，一般地，子进程结束后才能继续父进程；当然如果是从后台启动，那就不用等待子进程结束了。
一种比较特殊的情况是在使用管道符的时候。例如：
nroff -man ps.1|grep kill|more
这时候实际上是同时启动了三个进程。请注意是同时启动的，所有放在管道两边的进程都将被同时启动，它们都是当前shell的子程序，互相之间可以称为兄弟进程。
以上介绍的是手工启动进程的一些内容，作为一名系统管理员，很多时候都需要把事情安排好以后让其自动运行。因为管理员不是机器，也有离开的时候，所以有些必须要做的工作而恰好管理员不能亲自操作，这时候就需要使用调度启动进程了。 有时候需要对系统进行一些比较费时而且占用资源的维护工作，这些工作适合在深夜进行，这时候用户就可以事先进行调度安排，指定任务运行的时间或者场合，到时候系统会自动完成这一切工作。
要使用自动启动进程的功能，就需要掌握以下几个启动命令。
at命令
用户使用at命令在指定时刻执行指定的命令序列。也就是说，该命令至少需要指定一个命令、一个执行时间才可以正常运行。at命令可以只指定时间，也可以时间和日期一起指定。需要注意的是，指定时间有个系统判别问题。比如说：用户现在指定了一个执行时间：凌晨3:20，而发出at命令的时间是头天晚上的20:00，那么究竟是在哪一天执行该命令呢？如果用户在3:20以前仍然在工作，那么该命令将在这个时候完成；如果用户3:20以前就退出了工作状态，那么该命令将在第二天凌晨才得到执行。下面是at命令的语法格式：
at [-V] [-q 队列] [-f 文件名] [-mldbv] 时间
at -c 作业 [作业...]
at允许使用一套相当复杂的指定时间的方法，实际上是将POSIX.2标准扩展了。它可以接受在当天的hh:mm（小时:分钟）式的时间指定。如果该时间已经过去，那么就放在第二天执行。当然也可以使用midnight（深夜），noon（中午），teatime（饮茶时间，一般是下午4点）等比较模糊的词语来指定时间。用户还可以采用12小时计时制，即在时间后面加上AM（上午）或者PM（下午）来说明是上午还是下午。
也可以指定命令执行的具体日期，指定格式为month day（月 日）或者mm/dd/yy（月/日/年）或者dd.mm.yy（日.月.年）。指定的日期必须跟在指定时间的后面。
上面介绍的都是绝对计时法，其实还可以使用相对计时法，这对于安排不久就要执行的命令是很有好处的。指定格式为：now + count time-units ，now就是当前时间，time-units是时间单位，这里可以是 minutes（分钟）、hours（小时）、days（天）、weeks（星期）。count是时间的数量，究竟是几天，还是几小时，等等。
还有一种计时方法就是直接使用today（今天）、tomorrow（明天）来指定完成命令的时间。下面通过一些例子来说明具体用法。
[例2] 指定在今天下午5:30执行某命令。假设现在时间是中午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
以上这些命令表达的意义是完全一样的，所以在安排时间的时候完全可以根据个人喜好和具体情况自由选择。一般采用绝对时间的24小时计时法可以避免由于用户自己的疏忽造成计时错误的情况发生，例如上例可以写成：
at 17:30 2/24/99
这样非常清楚，而且别人也看得懂。
对于at命令来说，需要定时执行的命令是从标准输入或者使用-f选项指定的文件中读取并执行的。如果at命令是从一个使用su命令切换到用户shell中执行的，那么当前用户被认为是执行用户，所有的错误和输出结果都会送给这个用户。但是如果有邮件送出的话，收到邮件的将是原来的用户，也就是登录时shell的所有者。
[例3]
$ at -f work 4pm + 3 days
在三天后下午4点执行文件work中的作业。
$ at -f work 10am Jul 31
在7月31日上午10点执行文件work中的作业。
在任何情况下，超级用户都可以使用这个命令。对于其他用户来说，是否可以使用就取决于两个文件：/etc/at.allow和/etc/at.deny。如果/etc/at.allow文件存在的话，那么只有在其中列出的用户才可以使用at命令；如果该文件不存在，那么将检查/etc/at.deny文件是否存在，在这个文件中列出的用户均不能使用该命令。如果两个文件都不存在，那么只有超级用户可以使用该命令；空的/etc/at.deny文件意味着所有的用户都可以使用该命令，这也是默认状态。
下面对命令中的参数进行说明。
-V 将标准版本号打印到标准错误中。
-q queue 使用指定的队列。队列名称是由单个字母组成，合法的队列名可以由a-z或者A-Z。a队列是at命令的默认队列。
-m 作业结束后发送邮件给执行at命令的用户。
-f file 使用该选项将使命令从指定的file读取，而不是从标准输入读取。
-l atq命令的一个别名。该命令用于查看安排的作业序列，它将列出用户排在队列中的作业，如果是超级用户，则列出队列中的所有工作。
命令的语法格式如下:
atq [-V] [-q 队列] [-v]
-d atrm 命令的一个别名。该命令用于删除指定要执行的命令序列，语法格式如下：
atrm [-V] 作业 [作业...]
-c 将命令行上所列的作业送到标准输出。
[例4] 找出系统中所有以txt为后缀名的文件，并且进行打印。打印结束后给用户foxy发出邮件通知取件。指定时间为十二月二十五日凌晨两点。
首先键入：
$ at 2:00 12/25/99
然后系统出现at>提示符，等待用户输入进一步的信息，也就是需要执行的命令序列：
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
输入完每一行指令然后回车，所有指令序列输入完毕后，使用组合键结束at命令的输入。这时候屏幕将出现如下信息：
warning:command will be executed using /bin/sh.
job 1 at 1999-12-25 02:00
提醒用户将使用哪个shell来执行该命令序列。 实际上如果命令序列较长或者经常被执行的时候，一般都采用将该序列写到一个文件中，然后将文件作为at命令的输入来处理。这样不容易出错。
例5] 上面的例子可以修改如下：
将命令序列写入到文件/tmp/printjob，语句为：
$ at -f /tmp/printjob 2:00 12/25/99
这样一来，at命令将使用文件中的命令序列，屏幕显示如下：
Warning:command will be executed using /bin/sh.
job 2 at 1999-12-25 02:00
当然也可以采用以下命令：
$ at< /tmp/printjob 2:00 12/25/99
来完成同样的任务。也就是使用输入重定向的办法将文件定向为命令输入。
batch命令
batch 用低优先级运行作业，该命令几乎和at命令的功能完全相同，唯一的区别在于，at命令是在指定时间，很精确的时刻执行指定命令；而batch却是在系统负载较低，资源比较空闲的时候执行命令。该命令适合于执行占用资源较多的命令。
batch命令的语法格式也和at命令十分相似，即
batch [-V] [-q 队列] [-f 文件名] [-mv] [时间]
具体的参数解释请参考at命令。一般地说，不用为batch命令指定时间参数，因为batch本身的特点就是由系统决定执行任务的时间，如果用户再指定一个时间，就失去了本来的意义。
[例6] 使用例4，键入：
$ 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
现在这个命令就会在合适的时间进行了，进行完后会发回一个信息。
仍然使用组合键来结束命令输入。而且batch和at命令都将自动转入后台，所以启动的时候也不需要加上&符号。
cron命令
前面介绍的两条命令都会在一定时间内完成一定任务，但是要注意它们都只能执行一次。也就是说，当指定了运行命令后，系统在指定时间完成任务，一切就结束了。但是在很多时候需要不断重复一些命令，比如：某公司每周一自动向员工报告头一周公司的活动情况，这时候就需要使用cron命令来完成任务了。
实际上，cron命令是不应该手工启动的。cron命令在系统启动时就由一个shell脚本自动启动，进入后台（所以不需要使用&符号）。一般的用户没有运行该命令的权限，虽然超级用户可以手工启动cron，不过还是建议将其放到shell脚本中由系统自行启动。
首先cron命令会搜索/var/spool/cron目录，寻找以/etc/passwd文件中的用户名命名的crontab文件，被找到的这种文件将载入内存。例如一个用户名为foxy的用户，它所对应的crontab文件就应该是/var/spool/cron/foxy。也就是说，以该用户命名的crontab文件存放在/var/spool/cron目录下面。cron命令还将搜索/etc/crontab文件，这个文件是用不同的格式写成的。
cron启动以后，它将首先检查是否有用户设置了crontab文件，如果没有就转入“休眠”状态，释放系统资源。所以该后台进程占用资源极少。它每分钟“醒”过来一次，查看当前是否有需要运行的命令。命令执行结束后，任何输出都将作为邮件发送给crontab的所有者，或者是/etc/crontab文件中MAILTO环境变量中指定的用户。
上面简单介绍了一些cron的工作原理，但是cron命令的执行不需要用户干涉；需要用户修改的是crontab中要执行的命令序列，所以下面介绍crontab命令。
crontab命令
crontab命令用于安装、删除或者列出用于驱动cron后台进程的表格。也就是说，用户把需要执行的命令序列放到crontab文件中以获得执行。每个用户都可以有自己的crontab文件。下面就来看看如何创建一个crontab文件。
在/var/spool/cron下的crontab文件不可以直接创建或者直接修改。crontab文件是通过crontab命令得到的。现在假设有个用户名为foxy，需要创建自己的一个crontab文件。首先可以使用任何文本编辑器建立一个新文件，然后向其中写入需要运行的命令和要定期执行的时间。
然后存盘退出。假设该文件为/tmp/test.cron。再后就是使用crontab命令来安装这个文件，使之成为该用户的crontab文件。键入：
crontab test.cron
这样一个crontab 文件就建立好了。可以转到/var/spool/cron目录下面查看，发现多了一个foxy文件。这个文件就是所需的crontab 文件。用more命令查看该文件的内容可以发现文件头有三行信息：
#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：
#切勿编辑此文件——如果需要改变请编辑源文件然后重新安装。
#test.cron文件安装时间：14:20:20 02/22/1999
如果需要改变其中的命令内容时，还是需要重新编辑原来的文件，然后再使用crontab命令安装。
可以使用crontab命令的用户是有限制的。如果/etc/cron.allow文件存在，那么只有其中列出的用户才能使用该命令；如果该文件不存在但cron.deny文件存在，那么只有未列在该文件中的用户才能使用crontab命令；如果两个文件都不存在，那就取决于一些参数的设置，可能是只允许超级用户使用该命令，也可能是所有用户都可以使用该命令。
crontab命令的语法格式如下：
crontab [-u user] file
crontab [-u user]{-l|-r|-e}
第一种格式用于安装一个新的crontab 文件，安装来源就是file所指的文件，如果使用“-”符号作为文件名，那就意味着使用标准输入作为安装来源。
-u 如果使用该选项，也就是指定了是哪个具体用户的crontab 文件将被修改。如果不指定该选项，crontab 将默认是操作者本人的crontab ，也就是执行该crontab 命令的用户的crontab 文件将被修改。但是请注意，如果使用了su命令再使用crontab 命令很可能就会出现混乱的情况。所以如果是使用了su命令，最好使用-u选项来指定究竟是哪个用户的crontab文件。
-l 在标准输出上显示当前的crontab。
-r 删除当前的crontab文件。
-e 使用VISUAL或者EDITOR环境变量所指的编辑器编辑当前的crontab文件。当结束编辑离开时，编辑后的文件将自动安装。
[例7]
# crontab -l #列出用户目前的crontab。
10 6 * * * date
0 */2 * * * date
0 23-7/2，8 * * * date
#
在crontab文件中如何输入需要执行的命令和时间。该文件中每行都包括六个域，其中前五个域是指定命令被执行的时间，最后一个域是要被执行的命令。每个域之间使用空格或者制表符分隔。格式如下：
minute hour day-of-month month-of-year day-of-week commands
第一项是分钟，第二项是小时，第三项是一个月的第几天，第四项是一年的第几个月，第五项是一周的星期几，第六项是要执行的命令。这些项都不能为空，必须填入。如果用户不需要指定其中的几项，那么可以使用*代替。因为*是统配符，可以代替任何字符，所以就可以认为是任何时间，也就是该项被忽略了。在表4-1中给出了每项的合法范围。
表4-1指定时间的合法范围
时间
合法值
minute 00-59
hour 00-23，其中00点就是晚上12点
day-of-month
01-31
month-of-year
01-12
day-of-week
0-6，其中周日是0
这样用户就可以往crontab 文件中写入无限多的行以完成无限多的命令。命令域中可以写入所有可以在命令行写入的命令和符号，其他所有时间域都支持列举，也就是域中可以写入很多的时间值，只要满足这些时间值中的任何一个都执行命令，每两个时间值中间使用逗号分隔。
[例8]
5，15，25，35，45，55 16，17，18 * * * command
这就是表示任意天任意月，其实就是每天的下午4点、5点、6点的5 min、15 min、25 min、35 min、45 min、55 min时执行命令。
[例9]
在每周一，三，五的下午3：00系统进入维护状态，重新启动系统。那么在crontab 文件中就应该写入如下字段：
00 15 * * 1，3，5 shutdown -r +5
然后将该文件存盘为foxy.cron，再键入crontab foxy.cron安装该文件。
[例10]
每小时的10分，40分执行用户目录下的innd/bbslin这个指令：
10，40 * * * * innd/bbslink
[例11]
每小时的1分执行用户目录下的bin/account这个指令：
1 * * * * bin/account
[例12]
每天早晨三点二十分执行用户目录下如下所示的两个指令（每个指令以;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号到9号的3点12分和3点55分执行/bin/rm -f expire.1st这个指令，并把结果添加在mm.txt这个文件之后（mm.txt文件位于用户自己的目录位置）。
12,55 3 4-9 1,4 * /bin/rm -f expire.1st>> m.txt
[例14]
我们来看一个超级用户的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
进程的挂起及恢复命令bg、fg
作业控制允许将进程挂起并可以在需要时恢复进程的运行，被挂起的作业恢复后将从中止处开始继续运行。只要在键盘上按，即可挂起当前的前台作业。
[例15]
$ cat >
< ctrl+z>
text.file [1] + stopped cat > text.file
$ jobs [1]+ stopped cat >text.file
在键盘上按后，将挂起当前执行的命令cat。使用jobs命令可以显示shell的作业清单，包括具体的作业、作业号以及作业当前所处的状态。
恢复进程执行时，有两种选择：用fg命令将挂起的作业放回到前台执行；用bg命令将挂起的作业放到后台执行。
[例16]
用户正在使用Emacs，突然需要查看系统进程情况。就首先使用组合键将Emacs进程挂起，然后使用bg命令将其在后台启动，这样就得到了前台的操作控制权，接着键入“ps –x”查看进程情况。查看完毕后，使用fg命令将Emacs带回前台运行即可。其命令格式为：
< ctrl+z>
$ bg emacs
$ ps –x
$ fg emacs
默认情况下，fg和bg命令对最近停止的作业进行操作。如果希望恢复其他作业的运行，可以在命令中指定要恢复作业的作业号来恢复该作业。例如：
$ fg 1
cat > text.file
灵活使用上述命令，将给自己带来很大的方便。

『叁』 Linux如何启动流程Linux启动流程详解

在BIOS阶段，计算机的行为基本上被写死了，可以做的事情并不多；一般就是通电、BIOS、主引导记录、操作系统这四步。所以我们一般认为加载内核是linux启动流程的第一步。

第一步、加载内核

操作系统接管硬件以后，首先读入 /boot 目录下的内核文件。

我们查看一下，/boot 目录下面大概是这样一些文件：

$ 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、启动初始化进程

内核文件加载以后，就开始运行第一个程序 /sbin/init，它的作用是初始化系统环境。

由于init是第一个运行的程序，它的进程编号（pid）就是1。其他所有进程都从它衍生，都是它的子进程。

第三步、确定运行级别

许多程序需要开机启动。它们在Windows叫做"服务"（service），在Linux就叫做"守护进程"（daemon）。

init进程的一大任务，就是去运行这些开机启动的程序。但是，不同的场合需要启动不同的程序，比如用作服务器时，需要启动Apache，用作桌面就不需要。Linux允许为不同的场合，分配不同的开机启动程序，这就叫做"运行级别"（runlevel）。也就是说，启动时根据"运行级别"，确定要运行哪些程序。

Linux预置七种运行级别（0-6）。一般来说，0是关机，1是单用户模式（也就是维护模式），6是重启。运行级别2-5，各个发行版不太一样，对于Debian来说，都是同样的多用户模式（也就是正常模式）。
init进程首先读取文件 /etc/inittab，它是运行级别的设置文件。如果你打开它，可以看到第一行是这样的：

id:2:initdefault:

initdefault的值是2，表明系统启动时的运行级别为2。如果需要指定其他级别，可以手动修改这个值。

那么，运行级别2有些什么程序呢，系统怎么知道每个级别应该加载哪些程序呢？回答是每个运行级别在/etc目录下面，都有一个对应的子目录，指定要加载的程序。

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

上面目录名中的"rc"，表示run command（运行程序），最后的d表示directory（目录）。下面让我们看看 /etc/rc2.d 目录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，除了第一个文件README以外，其他文件名都是"字母S+两位数字+程序名"的形式。字母S表示Start，也就是启动的意思（启动脚本的运行参数为start），如果这个位置是字母K，就代表Kill（关闭），即如果从其他运行级别切换过来，需要关闭的程序（启动脚本的运行参数为stop）。后面的两位数字表示处理顺序，数字越小越早处理，所以第一个启动的程序是motd，然后是rpcbing、nfs......数字相同时，则按照程序名的字母顺序启动，所以rsyslog会先于sudo启动。

这个目录里的所有文件（除了README），就是启动时要加载的程序。如果想增加或删除某些程序，不建议手动修改 /etc/rcN.d 目录，最好是用专门命令进行管理。

第四步、加载开机启动程序

前面提到，七种预设的"运行级别"各自有一个目录，存放需要开机启动的程序。不难想到，如果多个"运行级别"需要启动同一个程序，那么这个程序的启动脚本，就会在每一个目录里都有一个拷贝。这样会造成管理上的困扰：如果要修改启动脚本，岂不是每个目录都要改一遍？

Linux的解决办法，就是七个 /etc/rcN.d 目录里列出的程序，都设为链接文件，指向另外一个目录 /etc/init.d ，真正的启动脚本都统一放在这个目录中。init进程逐一加载开机启动程序，其实就是运行这个目录里的启动脚本。

下面就是链接文件真正的指向。

$ 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 ...

这样做的另一个好处，就是如果你要手动关闭或重启某个进程，直接到目录 /etc/init.d 中寻找启动脚本即可。比如，我要重启Apache服务器，就运行下面的命令：

$ sudo /etc/init.d/apache2 restart

/etc/init.d 这个目录名最后一个字母d，是directory的意思，表示这是一个目录，用来与程序 /etc/init 区分。

第五步、用户登录

开机启动程序加载完毕以后，就要让用户登录了。

一般来说，用户的登录方式有三种：

（1）命令行登录

（2）ssh登录

（3）图形界面登录

这三种情况，都有自己的方式对用户进行认证。

（1）命令行登录：init进程调用getty程序（意为get teletype），让用户输入用户名和密码。输入完成后，再调用login程序，核对密码（linux还会再多运行一个身份核对程序/etc/pam.d/login）。如果密码正确，就从文件 /etc/passwd 读取该用户指定的shell，然后启动这个shell。

（2）ssh登录：这时系统调用sshd程序（linux还会再运行/etc/pam.d/ssh ），取代getty和login，然后启动shell。

（3）图形界面登录：init进程调用显示管理器，Gnome图形界面对应的显示管理器为gdm（GNOME Display Manager），然后用户输入用户名和密码。如果密码正确，就读取/etc/gdm3/Xsession，启动用户的会话。

第六步、进入 login shell

所谓shell，简单说就是命令行界面，让用户可以直接与操作系统对话。用户登录时打开的shell，就叫做login shell。

linux默认的shell是Bash，它会读入一系列的配置文件。上一步的三种情况，在这一步的处理，也存在差异。

（1）命令行登录：首先读入 /etc/profile，这是对所有用户都有效的配置；然后依次寻找下面三个文件，这是针对当前用户的配置。

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

需要注意的是，这三个文件只要有一个存在，就不再读入后面的文件了。比如，要是 ~/.bash_profile 存在，就不会再读入后面两个文件了。

（2）ssh登录：与第一种情况完全相同。

（3）图形界面登录：只加载 /etc/profile 和 ~/.profile。也就是说，~/.bash_profile 不管有没有，都不会运行。

第七步，打开 non-login shell

老实说，上一步完成以后，Linux的启动过程就算结束了，用户已经可以看到命令行提示符或者图形界面了。但是，为了内容的完整，必须再介绍一下这一步。

用户进入操作系统以后，常常会再手动开启一个shell。这个shell就叫做 non-login shell，意思是它不同于登录时出现的那个shell，不读取/etc/profile和.profile等配置文件。

non-login shell的重要性，不仅在于它是用户最常接触的那个shell，还在于它会读入用户自己的bash配置文件 ~/.bashrc。大多数时候，我们对于bash的定制，都是写在这个文件里面的。

你也许会问，要是不进入 non-login shell，岂不是.bashrc就不会运行了，因此bash 也就不能完成定制了？事实上，Debian已经考虑到这个问题了，请打开文件 ~/.profile，可以看到下面的代码：

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

上面代码先判断变量 $BASH_VERSION 是否有值，然后判断主目录下是否存在 .bashrc 文件，如果存在就运行该文件。第三行开头的那个点，是source命令的简写形式，表示运行某个文件，写成"source ~/.bashrc"也是可以的。

因此，只要运行～/.profile文件，～/.bashrc文件就会连带运行。但是上一节的第一种情况提到过，如果存在～/.bash_profile文件，那么有可能不会运行～/.profile文件。解决这个问题很简单，把下面代码写入.bash_profile就行了。

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

这样一来，不管是哪种情况，.bashrc都会执行，用户的设置可以放心地都写入这个文件了。

Bash的设置之所以如此繁琐，是由于历史原因造成的。早期的时候，计算机运行速度很慢，载入配置文件需要很长时间，Bash的作者只好把配置文件分成了几个部分，阶段性载入。系统的通用设置放在 /etc/profile，用户个人的、需要被所有子进程继承的设置放在.profile，不需要被继承的设置放在.bashrc。

顺便提一下，除了Linux以外， Mac OS X 使用的shell也是Bash。但是，它只加载.bash_profile，然后在.bash_profile里面调用.bashrc，而且不管是ssh登录还是在图形界面里启动shell窗口都是如此。

『肆』 如何从NFS启动Linux及原理

首先我们要明确我们所指的程序，是放在有目录级结构的文件系统里，为了寻找到所需要操作系统来运行的程序，我们必须告诉它，文件在哪个文件系统。一 般来说，PC机的文件就存储在硬盘上；对于Live CD而言，文件系统就藏在光盘上面。也就是说，只要操作系统能找到并正确地认识了文件系统，就可以执行里面的程序了！
设置目标机器上的NFS启动
看完了第一节，明白启动的过程了吗？ 简单地说，就是内核加载 ，内核找到一个文件系统 ，内 核执行文件系统里的一个程序 。无论是从NFS启动，还是从硬盘启动，都是上述过程。只是NFS启动，其文件系统是放在网络上的。只要我 们告诉内核，具体放在什么地方，在网络的另一端我们设置好共享，自然可以从NFS启动。
让内核识别NFS并可从NFS启动
编译内核
在内核源代码目录树下，配置内核：
$make menuconfig
依次进入 File Systems -> Network File System中选择 NFS client support 以及 Root file system on NFS。如果找不到Root file system on NFS 选项，要打开第一级菜单下的Networking support -> Networking options -> TCP/IP networking -> IP: kernel level autoconfiguration。如果NFS要使用DHCP，还得选上 IP: DHCP support。
保存配置并重新编译即可。
配置内核参数
进入ARM开发板的设置 linux_cmd_line的地方（mini2440则为开机按 s，输入linux_cmd_line，并带着引号输入参数），或者进入PC的GRUB，设置类似参数
root=/dev/nfs rw nfsroot=192.168.1.1:/linux ip=192.168.1.5:::255.255.255.0:linux::off
该配置为静态IP设置。各参数意义如下：
root=/dev/nfs ：指定根文件系统为 /dev/nfs，即NFS 。这与/dev这个目录并没有什么关系，在此仅为一个名字。
rw ：根文件系统挂载为可读写。还可以有 ro 即只读的选项。
nfsroot=192.168.1.1:/linux ：指明挂载哪一个NFS上的哪一个目录。这里指的是挂载IP 为192.168.1.1的电脑上导出的/linux目录。
ip=192.168.1.5:::255.255.255.0:linux::off ：设置本机的IP。此举是为了 连接刚才设置的IP。这里是一个静态的配置，配置的格式为 ip=本机的IP地址::网关地址:网络掩码:本机的主机名:网络接口名:off 。一般情况下网关、网络接口名都不需要设置。如果是DHCP获取IP，那很简单，直接 ip=dhcp 即可。
设置NFS服务器
Ubuntu下看链接：http://blog.mcuol.com/User/xiaoxiaopig/article/37324_1.htm
NFS服务器可以是任意操作系统，只要能提供NFS服务即可（WINDOWS可以使用 WSU —— Windows Services for Unix来实现，具体请参考接下来本站要发表的文章）。在这里以Fedora为例，希望别的发行版的用户触类旁通。
对于Fedora来说，有图形界面的工具进行设置，在管理－》服务器设置－》NFS中添加一个共享即可。
更通用的作法，就是修改 /etc/exports文件，之后再启动NFS服务器。
/etc/exports文件格式如下
导出的文件夹 导出的网段(对该导出的网段的选项)
所谓导出的网段就是只向哪个网段导出，保证安全性。一个例子为：
/linux 192.168.1.0/24(rw,sync,no_root_squash)
就是将 /linux 导出到网段为192.168.1.0，子网掩码为255.255.255.0 (即24)的网络。其中可用的选项为（翻译自man文档）：
secure和insecure : secure选项下，所有连接的端口均小于1024。默认打开。
rw和ro : Read/Write和Read Only
async和sync async将使用异步数据存取，数据并非马上写入服务器的。sync则相反。使用async需要注意服务器不能随意不正常地关闭，否则可能导致数据丢失。
no_wdelay ：不使用延迟写入。NFS服务器会将写入写入请求缓冲起来，可以提高性能。如果async已经打开那么该选项无效。
no_subtree_check ：不进行子树检查（使用该选项易引起安全问题）
root_squash和no_root_squash、all_squash ：root_squash选项使得客户端以root权限访问 文件系统时，转换为服务器端的匿名用户。这选项打开一定要设置好服务器的权限。
之后再重新启动NFS服务。Fedora下使用 /etc/init.d/nfs restart
使用 exports查看导出的文件。

『伍』 linux的内核运行原理是怎么样的呢如何从开机，到加载内核镜像到内存

当PC启动时,Intel系列的CPU首先进入的是实模式,并开始执行位于地址0xFFFF0处
的代码,也就是ROM-BIOS起始位置的代码。BIOS先进行一系列的系统自检,然后初始化位
于地址0的中断向量表。最后BIOS将启动盘的第一个扇区装入到0x7C00,并开始执行此处
的代码。这就是对内核初始化过程的一个最简单的描述。
最初,linux核心的最开始部分是用8086汇编语言编写的。当开始运行时,核心将自
己装入到绝对地址0x90000,再将其后的2k字节装入到地址0x90200处,最后将核心的其余
部分装入到0x10000。
当系统装入时,会显示Loading...信息。装入完成后,控制转向另一个实模式下的汇
编语言代码boot/Setup.S。Setup部分首先设置一些系统的硬件设备,然后将核心从
0x10000处移至0x1000处。这时系统转入保护模式,开始执行位于0x1000处的代码。
接下来是内核的解压缩。0x1000处的代码来自于文件Boot/head.S,它用来初始化寄
存器和调用decompress_kernel( )程序。decompress_kernel( )程序由Boot/inflate.c,
Boot/unzip.c和Boot../misc.c组成。解压缩后的数据被装入到了0x100000处,这也是
linux不能在内存小于2M的环境下运行的主要原因。
解压后的代码在0x1010000处开始执行,紧接着所有的32位的设置都将完成： IDT、
GDT和LDT将被装入,处理器初始化完毕,设置好内存页面,最终调用start_kernel过程。
这大概是整个内核中最为复杂的部分。
[系统开始运行]
linux kernel 最早的C代码从汇编标记startup_32开始执行
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( )程序用于初始化系统内核的各个部分,包括：
*设置内存边界,调用paging_init( )初始化内存页面。
*初始化陷阱,中断通道和调度。
*对命令行进行语法分析。
*初始化设备驱动程序和磁盘缓冲区。
*校对延迟循环。
最后的function'rest_init' 作了以下工作:
・开辟内核线程'init'
・调用unlock_kernel
・建立内核运行的cpu_idle环, 如果没有调度,就一直死循环
实际上start_kernel永远不能终止.它会无穷地循环执行cpu_idle.
最后,系统核心转向move_to_user_mode( ),以便创建初始化进程（init）。此后,进程0开始进入无限循环。
初始化进程开始执行/etc/init、/bin/init 或/sbin /init中的一个之后,系统内核就不再对程序进行直接控制了。之后系统内核的作用主要是给进程提供系统调用,以及提供异步中断事件的处理。多任务机制已经建立起来,并开始处理多个用户的登录和fork( )创建的进程。
[init]
init是第一个进程,或者说内核线程
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
[目录]
--------------------------------------------------------------------------------
启动步骤
系统引导：
涉及的文件
./arch/$ARCH/boot/bootsect.s
./arch/$ARCH/boot/setup.s
bootsect.S
这个程序是linux kernel的第一个程序,包括了linux自己的bootstrap程序,
但是在说明这个程序前,必须先说明一般IBM PC开机时的动作(此处的开机是指
"打开PC的电源"):
一般PC在电源一开时,是由内存中地址FFFF:0000开始执行(这个地址一定
在ROM BIOS中,ROM BIOS一般是在FEOOOh到FFFFFh中),而此处的内容则是一个
jump指令,jump到另一个位於ROM BIOS中的位置,开始执行一系列的动作,包
括了检查RAM,keyboard,显示器,软硬磁盘等等,这些动作是由系统测试代码
(system test code)来执行的,随着制作BIOS厂商的不同而会有些许差异,但都
是大同小异,读者可自行观察自家机器开机时,萤幕上所显示的检查讯息。
紧接着系统测试码之后,控制权会转移给ROM中的启动程序
(ROM bootstrap routine),这个程序会将磁盘上的第零轨第零扇区读入
内存中(这就是一般所谓的boot sector,如果你曾接触过电脑病
毒,就大概听过它的大名),至於被读到内存的哪里呢? --绝对
位置07C0:0000(即07C00h处),这是IBM系列PC的特性。而位在linux开机
磁盘的boot sector上的正是linux的bootsect程序,也就是说,bootsect是
第一个被读入内存中并执行的程序。现在,我们可以开始来
看看到底bootsect做了什么。
第一步
首先,bootsect将它"自己"从被ROM BIOS载入的绝对地址0x7C00处搬到
0x90000处,然后利用一个jmpi(jump indirectly)的指令,跳到新位置的
jmpi的下一行去执行,
第二步
接着,将其他segment registers包括DS,ES,SS都指向0x9000这个位置,
与CS看齐。另外将SP及DX指向一任意位移地址( offset ),这个地址等一下
会用来存放磁盘参数表(disk para- meter table )
第三步
接着利用BIOS中断服务int 13h的第0号功能,重置磁盘控制器,使得刚才
的设定发挥功能。
第四步
完成重置磁盘控制器之后,bootsect就从磁盘上读入紧邻着bootsect的setup
程序,也就是setup.S,此读入动作是利用BIOS中断服务int 13h的第2号功能。
setup的image将会读入至程序所指定的内存绝对地址0x90200处,也就是在内存
中紧邻着bootsect 所在的位置。待setup的image读入内存后,利用BIOS中断服
务int 13h的第8号功能读取目前磁盘的参数。
第五步
再来,就要读入真正linux的kernel了,也就是你可以在linux的根目录下看
到的"vmlinuz" 。在读入前,将会先呼叫BIOS中断服务int 10h 的第3号功能,
读取游标位置,之后再呼叫BIOS 中断服务int 10h的第13h号功能,在萤幕上输
出字串"Loading",这个字串在boot linux时都会首先被看到,相信大家应该觉
得很眼熟吧。
第六步
接下来做的事是检查root device,之后就仿照一开始的方法,利用indirect
jump 跳至刚刚已读入的setup部份
第七步
setup.S完成在实模式下版本检查,并将硬盘,鼠标,内存参数写入到 INITSEG
中,并负责进入保护模式。
第八步
操作系统的初始化。

『陆』 Linux（ bootloader）启动操作系统过程

Linux Booting Process:
(1) BIOS
功能：执行计算机系统完整性检测；通电液凳自检；搜索/加载/执行 boot loader程序。
一旦 boot loader 程序被探测到，并且加载到内存，BIOS会把控制权交给它。
(2) MBR
MBR位于引导盘（Bootable Disk）的第一个扇区（512B）。
通常是在 /dev/sda 或者 /dev/hda 。

注意：引导盘（bootable disk）和引导分区（bootable partition）的区别。

(3) GRUB
GRUB = Grand Unified Bootloader

如果在系统中安装有多个内核镜像，你可以选择某一个被执行。
GRUB展示了一个启动画面，等待几秒，如果你不输入任何字符，它将会按照grub配置文件的规定加载默认的内核镜像。

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

(4) Kernal
(注意Kernal和kernel不一样)

Kernal按照grub.conf文件的规定，挂载根文件系统。
一旦kernal启动，它第一件事情就是执行：sbin/init 进程。

initrd是被kernel用做临时根文件系统，直到Kernal挂载了根文件系统。

(5) INIT（凳埋团Initilization）

根据 /etc/inittab 文件决定Linux运行层级，运行级别决定了哪个初始化程序（Initial Programs）被加载到启动项。

(6) Run Level

根据你的运行级别的设定，操作系统会执行下来对应的文件夹下的程序：

Linux的7个枣橘运行级别（Run levels）:

标准的Linux运行级别为3或者5，如果是3的话，系统就在多用户状态；如果是5的话，则是运行着XWindow系统。不同的运行级别有着不同的用处，也应该根据自己的不同清晰来设置。例如，如果丢失了root口令，那么可以让机器启动进入单用户模式来设置。

如果是使用S（Start）开头的程序，那么是用在启动的时候，
如果是使用K（Kill）开头的程序，那么是用在关机的时候。

『柒』 Linux驱动程序的工作原理

由于你的问题太长我只好转载别人的手打的太累不好意思~~~
Linux是Unix***作系统的一种变种,在Linux下编写驱动程序的原理和

思想完全类似于其他的Unix系统,但它dos或window环境下的驱动程序有很大的

区别.在Linux环境下设计驱动程序,思想简洁,***作方便,功芤埠芮看?但是

支持函数少,只能依赖kernel中的函数,有些常用的***作要自己来编写,而且调

试也不方便.本人这几周来为实验室自行研制的一块多媒体卡编制了驱动程序,

获得了一些经验,愿与Linux fans共享,有不当之处,请予指正.

以下的一些文字主要来源于khg,johnsonm的Write linux device driver,

Brennan's Guide to Inline Assembly,The Linux A-Z,还有清华BBS上的有关

device driver的一些资料. 这些资料有的已经过时,有的还有一些错误,我依

据自己的试验结果进行了修正.

一. Linux device driver 的概念

系统调用是***作系统内核和应用程序之间的接口,设备驱动程序是***作系统

内核和机器硬件之间的接口.设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节,这样

在应用程序看来,硬件设备只是一个设备文件, 应用程序可以象***作普通文件

一样对硬件设备进行***作.设备驱动程序是内核的一部分,它完成以下的功能:

1.对设备初始化和释放.

2.把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据.

3.读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据.

4.检测和处理设备出现的错误.

在Linux***作系统下有两类主要的设备文件类型,一种是字符设备,另一种是

块设备.字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时,实际

的硬件I/O一般就紧接着发生了,块设备则不然,它利用一块系统内存作缓冲区,

当用户进程对设备请求能满足用户的要求,就返回请求的数据,如果不能,就调用请求函数来进行实际

的I/O***作.块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的,以免耗费过多的CPU时间

来等待.

已经提到,用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道.每个设备文件都

都有其文件属性(c/b),表示是字符设备还蔤强樯璞?另外每个文件都有两个设

备号,第一个是主设备号,标识驱动程序,第二个是从设备号,标识使用同一个

设备驱动程序的不同的硬件设备,比如有两个软盘,就可以用从设备号来区分

他们.设备文件的的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号

一致,否则用户进程将无法访问到驱动程序.

最后必须提到的是,在用户进程调用驱动程序时,系统进入核心态,这时不再是

抢先式调度.也就是说,系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他

的工作.如果你的驱动程序陷入死循环,不幸的是你只有重新启动机器了,然后就

是漫长的fsck.//hehe

(请看下节,实例剖析)

读/写时,它首先察看缓冲区的内容,如果缓冲区的数据

如何编写Linux***作系统下的设备驱动程序

Roy G

二.实例剖析

我们来写一个最简单的字符设备驱动程序.虽然它什么也不做,但是通过它

可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理.把下面的C代码输入机器,你就会

获得一个真正的设备驱动程序.不过我的kernel是2.0.34,在低版本的kernel

上可能会出现问题,我还没测试过.//xixi

#define __NO_VERSION__

#include

#include

char kernel_version [] = UTS_RELEASE;

这一段定义了一些版本信息,虽然用处不是很大,但也必不可少.Johnsonm说所

有的驱动程序的开头都要包含,但我看倒是未必.

由于用户进程是通过设备文件同硬件打交道,对设备文件的***作方式不外乎就

是一些系统调用,如 open,read,write,close...., 注意,不是fopen, fread.,

但是如何把系统调用和驱动程序关联起来呢?这需要了解一个非常关键的数据

结构:

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);

}

这个结构的每一个成员的名字都对应着一个系统调用.用户进程利用系统调用

在对设备文件进行诸如read/write***作时,系统调用通过设备文件的主设备号

找到相应的设备驱动程序,然后读取这个数据结构相应的函数指针,接着把控制

权交给该函数.这是linux的设备驱动程序工作的基本原理.既然是这样,则编写

设备驱动程序的主要工作就是编写子函数,并填充file_operations的各个域.

相当简单,不是吗?

下面就开始写子程序.

#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;

}

这个函数是为read调用准备的.当调用read时,read_test()被调用,它把用户的

缓冲区全部写1.

buf 是read调用的一个参数.它是用户进程空间的一个地址.但是在read_test

被调用时,系统进入核心态.所以不能使用buf这个地址,必须用__put_user(),

这是kernel提供的一个函数,用于向用户传送数据.另外还有很多类似功能的

函数.请参考.在向用户空间拷贝数据之前,必须验证buf是否可用.

这就用到函数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;

}

这几个函数都是空***作.实际调用发生时什么也不做，他们仅仅为下面的结构

提供函数指针。

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 */

};

设备驱动程序的主体可以说是写好了。现在要把驱动程序嵌入内核。驱动程序

可以按照两种方式编译。一种是编译进kernel，另一种是编译成模块(moles),

如果编译进内核的话，会增加内核的大小，还要改动内核的源文件，而且不能

动态的卸载，不利于调试，所以推荐使用模块方式。

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命令将编译好的模块调入内存时，init_mole 函数被调用。在

这里，init_mole只做了一件事，就是向系统的字符设备表登记了一个字符

设备。register_chrdev需要三个参数，参数一是希望获得的设备号，如果是

零的话，系统将选择一个没有被占用的设备号返回。参数二是设备文件名，

参数三用来登记驱动程序实际执行***作的函数的指针。

如果登记成功，返回设备的主设备号，不成功，返回一个负值。

void cleanup_mole(void)

{

unregister_chrdev(test_major, "test");

}

在用rmmod卸载模块时，cleanup_mole函数被调用，它释放字符设备test

在系统字符设备表中占有的表项。

一个极其简单的字符设备可以说写好了，文件名就叫test.c吧。

下面编译

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

得到文件test.o就是一个设备驱动程序。

如果设备驱动程序有多个文件，把每个文件按上面的命令行编译，然后

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

驱动程序已经编译好了，现在把它安装到系统中去。

$ insmod -f test.o

如果安装成功，在/proc/devices文件中就可以看到设备test,

并可以看到它的主设备号,。

要卸载的话，运行

$ rmmod test

下一步要创建设备文件。

mknod /dev/test c major minor

c 是指字符设备，major是主设备号，就是在/proc/devices里看到的。

用shell命令

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

就可以获得主设备号，可以把上面的命令行加入你的shell script中去。

minor是从设备号，设置成0就可以了。

我们现在可以通过设备文件来访问我们的驱动程序。写一个小小的测试程序。

#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);

}

编译运行，看看是不是打印出全1 ？

以上只是一个简单的演示。真正实用的驱动程序要复杂的多，要处理如中断，

DMA，I/O port等问题。这些才是真正的难点。请看下节，实际情况的处理。

如何编写Linux***作系统下的设备驱动程序

Roy G

三 设备驱动程序中的一些具体问题。

1. I/O Port.

和硬件打交道离不开I/O Port，老的ISA设备经常是占用实际的I/O端口，

在linux下，***作系统没有对I/O口屏蔽，也就是说，任何驱动程序都可以

对任意的I/O口***作，这样就很容易引起混乱。每个驱动程序应该自己避免

误用端口。

有两个重要的kernel函数可以保证驱动程序做到这一点。

1）check_region(int io_port, int off_set)

这个函数察看系统的I/O表，看是否有别的驱动程序占用某一段I/O口。

参数1：io端口的基地址，

参数2：io端口占用的范围。

返回值：0 没有占用， 非0，已经被占用。

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

如果这段I/O端口没有被占用，在我们的驱动程序中就可以使用它。在使用

之前，必须向系统登记，以防止被其他程序占用。登记后，在/proc/ioports

文件中可以看到你登记的io口。

参数1：io端口的基地址。

参数2：io端口占用的范围。

参数3：使用这段io地址的设备名。

在对I/O口登记后，就可以放心地用inb(), outb()之类的函来访问了。

在一些pci设备中，I/O端口被映射到一段内存中去，要访问这些端口就相当

于访问一段内存。经常性的，我们要获得一块内存的物理地址。在dos环境下，

（之所以不说是dos***作系统是因为我认为DOS根本就不是一个***作系统，它实

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

提供了一个vmm 调用 _MapLinearToPhys,用以把线性地址转化为物理地址。但

在Linux中是怎样做的呢？

2 内存***作

在设备驱动程序中动态开辟内存，不是用malloc，而是kmalloc，或者用

get_free_pages直接申请页。释放内存用的是kfree，或free_pages. 请注意，

kmalloc等函数返回的是物理地址！而malloc等返回的是线性地址！关于

kmalloc返回的是物理地址这一点本人有点不太明白：既然从线性地址到物理

地址的转换是由386cpu硬件完成的，那样汇编指令的***作数应该是线性地址，

驱动程序同样也不能直接使用物理地址而是线性地址。但是事实上kmalloc

返回的确实是物理地址，而且也可以直接通过它访问实际的RAM，我想这样可

以由两种解释，一种是在核心态禁止分页，但是这好像不太现实；另一种是

linux的页目录和页表项设计得正好使得物理地址等同于线性地址。我的想法

不知对不对，还请高手指教。

言归正传，要注意kmalloc最大只能开辟128k-16，16个字节是被页描述符

结构占用了。kmalloc用法参见khg.

内存映射的I/O口，寄存器或者是硬件设备的RAM(如显存)一般占用F0000000

以上的地址空间。在驱动程序中不能直接访问，要通过kernel函数vremap获得

重新映射以后的地址。

另外，很多硬件需要一块比较大的连续内存用作DMA传送。这块内存需要一直

驻留在内存，不能被交换到文件中去。但是kmalloc最多只能开辟128k的内存。

这可以通过牺牲一些系统内存的方法来解决。

具体做法是：比如说你的机器由32M的内存，在lilo.conf的启动参数中加上

mem=30M，这样linux就认为你的机器只有30M的内存，剩下的2M内存在vremap

之后就可以为DMA所用了。

请记住，用vremap映射后的内存，不用时应用unremap释放，否则会浪费页表。

3 中断处理

同处理I/O端口一样，要使用一个中断，必须先向系统登记。

int request_irq(unsigned int irq ,

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

unsigned int long flags,

const char *device);

irq: 是要申请的中断。

handle：中断处理函数指针。

flags：SA_INTERRUPT 请求一个快速中断，0 正常中断。

device：设备名。

如果登记成功，返回0，这时在/proc/interrupts文件中可以看你请求的

中断。

4一些常见的问题。

对硬件***作，有时时序很重要。但是如果用C语言写一些低级的硬件***作

的话，gcc往往会对你的程序进行优化，这样时序就错掉了。如果用汇编写呢，

gcc同样会对汇编代码进行优化，除非你用volatile关键字修饰。最保险的

办法是禁止优化。这当然只能对一部分你自己编写的代码。如果对所有的代码

都不优化，你会发现驱动程序根本无法装载。这是因为在编译驱动程序时要

用到gcc的一些扩展特性，而这些扩展特性必须在加了优化选项之后才能体现

出来。

关于kernel的调试工具，我现在还没有发现有合适的。有谁知道请告诉我，

不胜感激。我一直都在printk打印调试信息，倒也还凑合。

关于设备驱动程序还有很多内容，如等待/唤醒机制，块设备的编写等。

我还不是很明白，不敢乱说。

『捌』 嵌入式linux的bootloader的启动流程是怎样的

嵌入式 Linux 系统从软件角度看可以分为四个部分：引导加载程序（Bootloader）， Linux 内核，文件系统，应用程序。

当系统首次引导时，或系统被重置时，处理器会执行一个位于Flash/ROM中的已知位置处的代码，Bootloader就是这第一段代码。它主要用来初始化处理器及外设，然后调用 Linux 内核。Linux 内核在完成系统的初始化之后需要挂载某个文件系统作为根文件系统（Root Filesystem），然后加载必要的内核模块，启动应用程序。这就是嵌入式Linux系统启动过程 Linux 引导的整个过程。

Bootloader 的启动方式：

1. 网络启动方式。这种方式的开发板不需要较大的存储介质，跟无盘工作站有点类似，但是使用这种启动方式之前，需要把Bootloader安装到板上的EPROM或者Flash中。Bootloader通过以太网接口远程下载Linux内核映像或者文件系统。Bootloader下载文件一般都使用TFTP网络协议，还可以通过DHCP的方式动态配置IP地址。

2. 硬盘启动方式
   传统的Linux系统运行在台式机或者服务器上，这些计算机一般都使用BIOS引导，并使用磁盘作为存储介质。Linux传统上是LILO (Linux Loader) 引导，后来又出现了GUN的软件 (Grand Unified Bootloader) 。 这两种Bootloader广泛应用在X86的Linux系统上。

3. Flash启动方式。大多数嵌入式系统上都使用Flash存储介质。Flash有很多类型，包括NOR Flash、NAND Flash和其它半导体盘。它们之间的不同在于： NOR Flash 支持芯片内执行（XIP， eXecute In Place），这样代码可以在Flash上直接执行而不必拷贝到RAM中去执行。而NAND Flash并不支持XIP，所以要想执行 NAND Flash 上的代码，必须先将其拷贝到 RAM中去，然后跳到 RAM 中去执行。NOR Flash 使用最为普遍。Bootloader一般放在Flash的底端或者顶端，这需要根据处理器的复位向量来进行设置。可以配置成MTD设备来访问Flash分区。

『玖』 linuxwin10双系统引导原理

第一步：

当然是下载Ubuntu了，我是在Ubuntu官网下载的原生版本，我下载的是Ubuntu最新版本15.04。没有选择国人修改过的kylin版本。kylin好不好我完全不懂，只是习惯性的觉得国人做系统不放心，就连修改下我都不放心。

第二步：

制作u盘启动盘。我用的是UltraISO这个软件制作的启动盘，操作很简单，为了增加文章篇幅，我就简单贴两张图吧。(这地方写入方式的选择，默认是USB-HDD+，我也是这么选择的，但是有人说应该选择USB-ZIP+。具体我不懂，不过我按照我选择的能够安装成功。)

操作很简单，就是选择好你的iso文件，然后启动-制作硬盘启动，不清楚的话就网络一下咯。

第三步：

windows系统下为Ubuntu准备一个空闲分区。操作也很简单，找一个不用的盘，空间别太小，然后用windows自带的磁盘管理工具来压缩分区。我自己是为Ubuntu准备了100G大小的空间，这个自己根据需求设定。

第四步：

重启电脑安装Ubuntu系统。lenovo重启时按F12选择启动位置，这个各个品牌按照自己品牌的按键来，跟U盘安装win7、win8一个道理。重点需要说明的地方就是Ubuntu分区。在安装过程中需要选择位置，我们就选择之前专门为Ubuntu压缩的那个分区，可以看到那个分区说明写着“空闲”，所以还是比较好区分的。然后就是分区了，参考了网上一些人的说法，然后根据自己的笔记本我做了如下设置(手机渣像素，估计看不清，我再陈述一下吧)。首先是“/”挂载区，我分了30G；然后是SWAP，我分了8G，这个跟内存有关，我看完网上很多人设置的是2G，我自己笔记本物理内存12G，2G会不会太少了，于是自己设置了8G；然后是“/boot”，我分了300M，网上都说这部分200M足够了；最后剩下的空就留给“/home”了。这部分内容我也不懂，完全是参考网上的说明设置的，毕竟对linux具体原理一窍不通。

然后分区结束后，需要选择安装启动引导其的设备，这部分貌似很关键，但是我也不懂原理，就听网上说的，什么是从ubuntu启动器，什么是从windows启动器。我按照其中的一种说法设置的，讲设备选择为刚才设置的“/boot”那个设备。

然后就是安装了，安装过程比较慢，可能是我这儿网速比较慢。其中“正在下载语言包”“正在下载软件包”这两处很慢，每个至少得20mins，可能是因为我这热网速太慢了。还有就是最后一步卡在“执行安装后执行的触发器 update-notifier-common”这一步有20min后，我怀疑有问题，看网上很多人出现这个问题，有人说断网可以解决，我断网后一段时间好像解决了，但是我不知道这个是不是因为断网而解决的。

简单两张图表示我的确安装了。成功后设置用户名，密码之类的就可以了。然后需要重启。

第五步：

重启后有画面可以选择进入什么系统，具体记不清了，基本就是：1、Ubuntu 2、windows 3、windows 4、设置(就是进入BIOS)。我选择了进入Ubuntu，一切顺利，虽然我会用，但是欣喜的看到安装成功了。然后，问题没这么简单，我想重启后进原来的win10用easyBCD软件设置一下启动顺序啥的时，发现重启页面选择2或3都进不去windows，基本意思就是找不到文件啥的。这个双系统的引导是用Ubuntu引导的，我本来是想让他用win10引导的。后来简单网络了下，可以先通过BIOS设置优先级进入win10，我按照这个方法设置后进入了windows(然而时间不对了，以因为我的本是美版的，刚买的时候时间就差几个小时，虽然选了时区也不对，最后还是手动设置的时间，这次也是手动设置的。)，但是开机后没有选择进入那个系统，就是说我想要的还没有。

我用easyBSD试着设置了一下，看效果如何。

有效果，在开机界面出现了选项。可以顺利进入win10.不过安装双系统就跟开机10s内完成说byebye了。然而开机界面选择了ubuntu但是进不去，提示找不到 \EFI\ubuntu\shimx64.efi。意思就是现在主板用efi启动，而在efi分区没找到相应的ubuntu分区。如果找到这个文件并把他放到应该在的efi分区中，应该就能正常启动了。于是我装了DiskGenius，瞅了一眼没找到ubuntu的efi，找到了windows的efi。我再windows自带的磁盘管理中看到两个efi分区，大小都是260M，有点纳闷，怎么会有两个…………于是也没多想，就把之前装的ubuntu分区给删除了，准备重装，并且装的时候记得把分区下面那个引导位置设置为我windows的efi分区，这样应该就能正常启动双系统了。当我刚刚删除分区后突然意识到我之前因为新加了ssd，所以克隆了系统，所哟应该就有两个efi分区，原来的hdd上一个，后来的ssd上一个。于是按照这个思路，我再hdd的efi分区中找到了ubuntu的那个shimx64.efi文件。然并卵，我已经删除了分区，不得不重装了。

在重装之前，听人说需要关闭windows的快速启动(windows+x，里面电源选项中有，选择电源按钮的功能，更改当前不可用的设置，把“启用快速启动前面的对号去掉”)，同时还需要在BIOS菜单中，在security下找到secure boot项，把UEFI那项设置为DISABLE。

然后重装，这次比上次快不少。进入ubuntu照样正常，不过从ubuntu界面进windows不正常，好像进入了一个修复windows的界面。而且没法后退，只好强制关机了。又从BIOS进了windows系统，开始设置双系统启动，用easyBCD。

设置完之后，还是跟之前一样的问题，找不到efi文件。我用DiskGenius看了看，那个ubuntu的efi文件还是在hdd的efi分区中，没在ssd的efi分区中。而且没办法复制过去，每次打开ssd的efi分区想要操作(比如新建文件夹，粘贴之类的)，就提示说这个分区没有正确加载，可以尝试重启，然而重启也没什么用。