Linux内核-Linux启动过程与级别
2024年5月 · 预计阅读时间： 3 分钟
Linux 启动过程与级别#
Linux 启动过程：BootLoader -> kernel -> RootFilesystem
Linux 系统启动级别#
runlevel 0 : 系统停机状态，系统默认运行级别不能设为 0，否则不能正常启动 runlevel 1 : 单用户工作模式，root 权限，用于系统维护，禁止远程登陆 runlevel 2 : 多用户工作模式(但不支持 NFS)，命令行模式登陆 runlevel 3 : 完全的多用户工作模式(有 NFS)，命令行模式登陆 runlevel 4 : 系统未使用的模式，保留 runlevel 5 : X11 图形模式，登陆后进入图形 GUI 模式 runlevel 6 : 系统正常关闭并重启，默认运行级别不能设为 6，否则不能正常启动
分别对应了/etc/rc0.d至/etc/rc6.d七个目录。例如rc3.d
这些文件都是从/etc/init.d目录下链接过来的。
内核启动过程：
1.系统启动后，内核初始化硬件和驱动，然后调用 init 程序。
2.init 程序会读取 /etc/inittab 文件来决定默认的运行级别（如果你的系统不使用inittab文件，那么可能是通过其他方式指定默认运行级别，例如通过 systemd（系统管理守护进程） 的target）。
3.假设系统使用 inittab，init 找到默认的运行级别之后（比如说是 3），它将执行/etc/init.d/rc脚本，参数为3。
4./etc/init.d/rc 脚本会按顺序执行 /etc/rc3.d/ 目录内所指向的 /etc/init.d/ 目录下的启动脚本。其名称前缀带有 S (用于启动) 和一个数字（定义启动顺序，数字小的先启动）。
当重启或关机时：
1.当执行 shutdown 命令时，系统切换到运行级别 0 或 6，依据是关机还是重启。
2./etc/init.d/rc 脚本将执行 /etc/rc0.d/ (关机) 或 /etc/rc6.d/ (重启) 目录内相应的脚本。这些脚本的名称前缀带有 K (用于终止) 和一个数字（定义终止顺序，数字小的先关闭）。
3.脚本按数字顺序从小到大依次执行，确保各服务有序关闭。
传统 Init 启动#
传统的 Linux 系统启动过程主要由著名的 init 进程（也被称为 SysV init 启动系统）处理，而基于 init 的启动系统被认为有效率不足的问题。
当一台 Linux 电脑启动后，处理器会先在系统存储中查找 BIOS，之后 BIOS 会检测系统资源然后找到第一个引导设备，通常为硬盘，然后会查找硬盘的主引导记录（MBR），然后加载到内存中并把控制权交给它，以后的启动过程就由 MBR 控制。主引导记录会初始化引导程序（Linux 上有两个著名的引导程序，GRUB 和 LILO，80%的 Linux 系统在用 GRUB 引导程序），这个时候 GRUB 或 LILO 会加载内核模块。（在嵌入式 Linux 设备上，上述过程由 uboot 完成）
接着，内核会马上查找/sbin 下的“init”程序并执行它。从这里开始 init 成为了 Linux 系统的父进程。init 读取的第一个文件是/etc/inittab，通过它 init 会确定我们 Linux 操作系统的运行级别。它会从文件/etc/fstab 里查找分区表信息然后做相应的挂载。然后 init 会启动/etc/init.d 里指定的默认启动级别的所有服务/脚本。所有服务在这里通过 init 一个一个被初始化。在这个过程里，init 每次只启动一个服务，所有服务/守护进程都在后台执行并由 init 来管理。
systemd 服务#
systemd（系统管理守护进程）是 Linux 系统机器的另一种启动方式，宣称弥补了以传统 Linux SysV init为基础的系统的缺点，主要目的就是减少系统引导时间和计算开销。
参考博文： Linux 系统服务控制（systemd 的运行级别以及 systemctl 命令）_systemd 运行级别-CSDN 博客 【转载】Systemd 服务配置文件 - hongdada - 博客园 (cnblogs.com) Systemd 入门教程：命令篇 - 阮一峰的网络日志 (ruanyifeng.com)
查看当前运行级别#
| 运行级别 | Systemd 的 target | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | target | 关机状态，使用该级别时将会关闭主机 |
| 1 | rescue.target | 单用户模式，不需要密码验证即可登录系统，多用于系统维护 |
| 2 | multi-user.target | 用户定义 / 域特定运行级别。默认等同于 3 |
| 3 | multi-user.target | 字符界面的完整多用户模式，大多数服务器主机运行在此级别 |
| 4 | multi-user.target | 用户定义 / 域特定运行级别。默认等同于 3 |
| 5 | graphical.target | 用户定义 / 域特定运行级别。默认等同于 3 |
| 6 | reboot.target | 重新启动，使用该级别时将会重启主机 |
设置永久运行级别#
示例：
ln 命令 - ln [参数][源文件或目录][目标文件或目录] -s 软链接(符号链接) -f 强制执行
就是对/lib/systemd/system/multi-user.target建立一个链接文件/etc/systemd/system/default.target，我们进入/etc/systemd/system/目录查看，可以看到默认的 target 就链接到 multi-user.target。
再用另一种方法修改回去：
可以根据提示信息看出，这个命令先删除了原先的default.target，再重新创建了一个软链接
启动过程#
（1）默认的 RunLevel（在
/etc/inittab文件设置）现在被默认的 Target 取代，位置是/etc/systemd/system/default.target，通常符号链接到graphical.target（图形界面）或者multi-user.target（多用户命令行）。（2）启动脚本的位置，以前是
/etc/init.d目录，符号链接到不同的 RunLevel 目录 （比如/etc/rc3.d、/etc/rc5.d等），现在则存放在/lib/systemd/system和/etc/systemd/system目录。（3）配置文件的位置，以前
init进程的配置文件是/etc/inittab，各种服务的配置文件存放在/etc/sysconfig目录。现在的配置文件主要存放在/lib/systemd目录，在/etc/systemd目录里面的修改可以覆盖原始设置。
参考：
技术|走进 Linux 之 systemd 启动过程 （强烈推荐看看这篇文章！）
systemd 启动流程分析_systemd 启动顺序-CSDN 博客
systemd 启动时会默认启动default.target配置，并且递归的处理它的依赖关系，一般这个配置为graphical.target 或者 multi-user.target。第一种会启动图形界面，第二种会启动多用户字符模式。从上一小节可以知道，实际上 default.target 是指向graphical.target的软链接。
查看default.target，我们上面设置的就是graphical.target图形界面：
其中，Unit区块的Description字段给出当前服务的简单描述，Documentation字段给出文档位置。
Requires字段：表示"强依赖"关系，即如果该服务启动失败或异常退出，这本服务也会退出。
Wants字段：表示display-manager.service与本服务之间存在"弱依赖"关系，即如果display-manager.service启动失败或停止运行，不影响本服务的继续执行。
Conflicts字段：与本服务有冲突的模块，如果列出的模块中有已经在运行的，本服务就不能启动，反之亦然。
After字段：表示如果multi-user.target rescue.service rescue.target display-manager.service需要启动，那么本服务应该在它们之后启动。相应地，还有一个Before字段，定义本服务应该在哪些服务之前启动。
注意，After和Before字段只涉及启动顺序，不涉及依赖关系。
AllowIsolate字段：允许使用systemctl isolate命令切换到本服务。
因此，这是一个递归过程，可以从依赖字段看出，需要先启动multi-user.target，然后multi-user.target会将控制权交给另一层basic.target等等.