20130615
1. Linux根文件系统演变
在内核初始化完成后，嵌入式Linux文件系统的启动过程主要包含以下几个步骤：
l 执行/sbin/init文件
l 执行/etc/inittab文件
l 执行/etc/rcS文件
l 执行挂载虚拟文件系统脚本
l 执行创建/dev目录文件脚本
l 执行内核模块加载脚本
l 执行网络初始化脚本
l 执行应用程式启动等脚本，如桌面的启动
当init启动成功后，需要做的就是分析/etc/inittab文件并执行它。对于inittab文件，如果使用busybox的init文件，inittab文件内容与传统的是有区别的：
传统的init：主要应用于PC环境，支持运行级别。
busybox的init：由于主要用于嵌入式，所有没用运行级别的概念。
概括地讲,Linux/Unix系统一般有两种不同的初始化启动方式.
1) BSD system init
2) System V init
2. Linux根文件系统启动过程及login的实现
2.1 busybox简介
虽然与相应 的GNU工具比较起来,busybox所提供的功能和参数略少,但在比较小的系统（例如启动盘）或者嵌入式系统中,已经足够了。
Busybox配置如下：
| Build Options---> [*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs) Installation Options ---> Do you want to build BusyBox with a Cross Compiler。如果要对其他平台进行编译就要选择它并设置相应的编译程序前缀。 Login/Password Management Utilities---> [*]Use internal password and group functions rather than system functions。这里设置使用busybox自己的password和shadow文件的功能。 如果需要一个交互的登录界面，则选择getty、login和passwd |
编译make TARGET_ARCH=arm，生成的目标代码位于_install目录下。
2. 2文件系统启动过程
Linux的启动过程主要分成两个阶段：
1.启动内核。 2.执行程序init。init程序处理所有程序的启动，包括重要系统程序和其它指定在启动时装入的软件。
现在主要详细介绍一下文件系统的启动过程，即linux启动过程的第二阶段，大概分为以下几个过程：
2.2.1运行/etc/inittab
init的进程号是1，是系统所有进程的起点。linux在完成核内引导以后，就开始运行init程序。init程序需要 读取配置文件/etc/inittab，以查看下一步做什么。inittab是一个不可执行的文本文件，它有若干行指令所组成，告诉 init 要进入什么运行级别，以及在哪里可以找到该运行级别的配置文件。以下是qsan的inittab文件（部分注释省略）：
| # The default runlevel. id:4:initdefault: # Boot-time system configuration/initialization script. # This is run first except when booting in emergency (-b) mode. si::sysinit:/etc/init.d/rcS # /etc/init.d executes the S and K scripts upon change of runlevel. l0:0:wait:/etc/init.d/rc 0 l1:1:wait:/etc/init.d/rc 1 l2:2:wait:/etc/init.d/rc 2 l3:3:wait:/etc/init.d/rc 3 l4:4:wait:/etc/init.d/rc 4 l6:6:wait:/etc/init.d/rc 6 # Trap CTRL-ALT-DELETE ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -h now # /sbin/getty invocations for the runlevels. # Example how to put a getty on a serial line (for a terminal) T0:134:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100 T1:1:respawn:/sbin/getty -L ttyS1 115200 vt100 |
以上面的inittab文件每一行都有以下格式：
id:runlevel:action:process
id – 入口标识符。它是一个1-4位的字符串，对于getty或mingetty等其他login程序项，要求id与tty的编号相同，否则getty程序将不能正常工作。
runlevel – 运行级。一般使用0－6以及S或s。
action – 定义init命令应该向进程实施什么动作。包括以下：
respawn－无论何时它终止，均重新启动命令
wait－运行命令一次。在继续之前，init等待它终止
once－运行命令一次
boot－命令在启动过程中运行。忽略运行等级字段
bootwait－命令在启动过程中运行，忽略运行等级字段。在继续之前，init等待该进程终止
initdefault－定义Linux系统的默认运行等级
powerwait－停电时命令运行。在继续之前，init等待该进程终止
powerfail－停电时命令运行。在继续之前，init不等待该进程终止
powerokwait－恢复电力时命令运行。在继续之前，init等待该进程终止
powerfailnow－UPS发出电池即将耗尽的信号时，运行该命令
process - 是具体的执行程序。程序后面可以带参数。
2.2.2系统初始化
sysinit、boot、bootwait等action将在系统启动时无条件运行，而忽略其中的runlevel。因此init进程首先会执行etc/init.d/rcS脚本，rcS内容如下：
| #首先，定义PATH、runlevel、prevlevel然后导出到环境中 PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin runlevel=S prevlevel=N umask 022 export PATH runlevel prevlevel #然后，判断是不是第一次安装系统，如果是，则检查并且执行安装程序留下的脚本 if [ -x /sbin/unconfigured.sh ] then /sbin/unconfigured.sh fi
. /etc/default/rcS export VERBOSE
#捕捉INT、QUIT、TSTP信号， trap":"INT QUIT TSTP
#检查/etc/rcS.d/目录,看是否有以S开头并且紧跟两个字符（实际上 #一般是两个数字0－99）命名的非普通(! -f"$i")文件，如果有则根据 #文件的类型作出两个选择 # 1,是.sh结尾的脚本时执行 # 2,如果不是.sh结尾的脚本,则传递给start参数执行这个文件 for i in /etc/rcS.d/S??* do # Ignore dangling symlinks for now. [ ! -f"$i"]&& continue
case"$i"in *.sh) # Source shell script for speed. ( trap - INT QUIT TSTP set start . $i ) ;; *) # No sh extension, so fork subprocess. $i start ;; esac done
#这是为了兼容其他系统的/etc/rc.boot脚本 [ -d /etc/rc.boot ]&& run-parts /etc/rc.boot
#这也是用于第一次安装系统后需要执行的脚本,安装成功后,系统上 #一般没有这个脚本 if [ -x /sbin/setup.sh ] then /sbin/setup.sh fi
#/etc/rc.S/rcS脚本执行结束.返回/inittab |
2.2.3启动对应运行级别的守护进程
返回/inittab，启动对应运行级别的守护进程，这里为4，init将执行配置文件inittab中的以下这行：
l4:4:wait:/etc/init.d/rc 4
/etc/rc.d/rc是一个Shell脚本，它接受4作为参数，去执行/etc/rc.d /rc4.d/目录下的所有的rc启动脚本，/etc/rc.d/rc4.d/目录中的这些启动脚本实际上都是一些链接文件，而不是真正的rc启动脚本， 真正的rc启动脚本实际上都是放在/etc/rc.d/init.d/目录下。
2.2.4建立终端
rc执行完毕后，返回init。这时基本系统环境已经设置好了，各种守护进程也已经启动了。init接下来会打开终端，以便用户登录系统，如以下2行：
T0:134:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100
T1:1:respawn:/sbin/getty -L ttyS1 115200 vt100
从上面可以看出在1、3、4的运行级别中将以respawn方式运行getty程序，它会显示一个文本登录界面，这个界面就是我们经常看到的登录界面，在这个登录界面中会提示用户输入用户名，而用户输入的用户名将作为参数传给login程序来验证用户的身份。
注意：如果想绕过登录验证过程，想直接进入shell界面的话，则把以上两行注释掉，改为：T0:134:respawn:/bin/sh
(5)登录系统，启动完成
getty进程接收到用户名后,启动login进程.
login进程要求用户输入口令.
用户输入口令.
login进程对username和password进行检查.
login启动shell进程.
shell进程根据/etc/password中的shell类型,启动相应的shell.并启动/etc/profile文件和$HOME/.bash_profile文件.最后出现shell提示符,等待用户输入命令.
至此，启动过程结束。
2.3 login验证过程
Linux的帐号验证程序是login，login会接收getty传来的用户名作为用户名参数。然后login会对用户名进行分析：如果用户名不是root，且存在/etc/nologin文件，login将输出nologin文件的内容，然后退出。这通常用来系统维护时防止非root用户登录。只有/etc/securetty中登记了的终端才允许root用户登录，如果不存在这个文件，则root可以在任何终端上登录。/etc/usertty文件用于对用户作出附加访问限制，如果不存在这个文件，则没有其他限制。
在分析完用户名后，login将搜索/etc/passwd以及/etc/shadow来验证密码以及设置帐户的其它信息，比如：主目录是什么、使用何种shell。如果没有指定主目录，将默认为根目录；如果没有指定shell，将默认为/bin/bash。
login程序成功后，会向对应的终端在输出最近一次登录的信息(在/var/log/lastlog中有记录)，并检查用户是否有新邮件(在 /usr/spool/mail/的对应用户名目录下)。然后开始设置各种环境变量：对于bash来说，系统首先寻找/etc/profile脚本文件，并执行它；然后如果用户的主目录中存在.bash_profile文件，就执行它，在这些文件中又可能调用了其它配置文件，所有的配置文件执行后，各种环 境变量也设好了，这时会出现大家熟悉的命令行提示符，到此整个启动过程就结束了。
注：一个最简单的文件系统至少需要包含以下几个目录，/sbin，/bin，/dev（需要console和ttyS0两个文件），/proc，/etc(需要inittab，rcS文件)，/home。
