1、Linux文件系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程及l(fā)ogin的實(shí)現(xiàn)1. busybox簡(jiǎn)介busybox是一個(gè)集成了一百多個(gè)最常用linux命令和工具的軟件，它將許多常用的LINUX命令和工具結(jié)合到了一個(gè)單獨(dú)的可執(zhí)行程序中。雖然與相應(yīng)的GNU工具比較起來(lái),busybox所提供的功能和參數(shù)略少,但在比較小的系統(tǒng)（例如啟動(dòng)盤）或者嵌入式系統(tǒng)中,已經(jīng)足夠了。 busybox在設(shè)計(jì)上就充分考慮了硬件資源受限的特殊工作環(huán)境。它采用一種很巧妙的辦法減少自己的體積：所有的命令都通過(guò)“插件”的方式集中到一個(gè)可執(zhí)行文件中,在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中通過(guò)不同的符號(hào)鏈接來(lái)確定到底要執(zhí)行哪個(gè)操作。例如最終生成的可執(zhí)行文件為busybox,當(dāng)為它建立

2、一個(gè)符號(hào)鏈接ls的時(shí)候,就可以通過(guò)執(zhí)行這個(gè)新命令實(shí)現(xiàn)列目錄的功能。采用單一執(zhí)行文件的方式最大限度地共享了程序代碼,甚至連文件頭、內(nèi)存中的程序控制塊等其他操作系統(tǒng)資源都共享了,對(duì)于資源比較緊張的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),是最合適不過(guò)了。Busybox配置如下：Build Options->* Build BusyBox as a static binary (no shared libs)Installation Options ->Login/Password Management Utilities -> Do you want to build BusyBox with a Cross

3、Compiler。如果要對(duì)其他平臺(tái)進(jìn)行編譯就要選擇它并設(shè)置相應(yīng)的編譯程序前綴。我們選擇armv5l-linux-，前面加上絕對(duì)路徑。Login/Password Management Utilities->*Use internal password and group functions rather than system functions。這里設(shè)置使用busybox自己的password和shadow文件的功能。 如果需要一個(gè)交互的登錄界面，則選擇getty、login和passwd編譯make TARGET_ARCH=arm，生成的目標(biāo)代碼位于_install目錄下。2. 文件

4、系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程Linux的啟動(dòng)過(guò)程主要分成兩個(gè)階段： 1.啟動(dòng)內(nèi)核。在這個(gè)階段，內(nèi)核裝入內(nèi)存并在初始化每個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)器時(shí)打印信息。 2.執(zhí)行程序init。裝入內(nèi)核并初始化設(shè)備后，運(yùn)行init程序。init程序處理所有程序的啟動(dòng)，包括重要系統(tǒng)程序和其它指定在啟動(dòng)時(shí)裝入的軟件。現(xiàn)在主要詳細(xì)介紹一下文件系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程，即linux啟動(dòng)過(guò)程的第二階段，大概分為以下幾個(gè)過(guò)程：(1)運(yùn)行initinit的進(jìn)程號(hào)是1，從這一點(diǎn)就能看出，init進(jìn)程是系統(tǒng)所有進(jìn)程的起點(diǎn)，linux在完成核內(nèi)引導(dǎo)以后，就開始運(yùn)行init程序。init程序需要讀取配置文件/etc/inittab，以查看下一步做什么。inittab是

5、一個(gè)不可執(zhí)行的文本文件，它有若干行指令所組成，告訴 init 要進(jìn)入什么運(yùn)行級(jí)別，以及在哪里可以找到該運(yùn)行級(jí)別的配置文件。以下是qsan的inittab文件（部分注釋省略）：# 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

6、and K scripts upon change of runlevel.l0:0:wait:/etc/init.d/rc 0l1:1:wait:/etc/init.d/rc 1l2:2:wait:/etc/init.d/rc 2l3:3:wait:/etc/init.d/rc 3l4:4:wait:/etc/init.d/rc 4l6:6:wait:/etc/init.d/rc 6# Trap CTRL-ALT-DELETEca:ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -h now# /sbin/getty invocations for the runlevels.#

7、 Example how to put a getty on a serial line (for a terminal)T0:134:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100T1:1:respawn:/sbin/getty -L ttyS1 115200 vt100以上面的inittab文件為例，來(lái)說(shuō)明一下inittab的格式。其中以#開始的行是注釋行，除了注釋行之外，每一行都有以下格式：id:runlevel:action:processid 入口標(biāo)識(shí)符，用于標(biāo)識(shí)文件/etc/inittab中的每一個(gè)登記項(xiàng)。它是一個(gè)1-4位的字符串，對(duì)于getty

8、或mingetty等其他login程序項(xiàng)，要求id與tty的編號(hào)相同，否則getty程序?qū)⒉荒苷９ぷ鳌unlevel 運(yùn)行級(jí)。說(shuō)明該登記項(xiàng)適用于哪一個(gè)運(yùn)行級(jí)。為空表示適用于所有級(jí)別.它是init所處于的運(yùn)行級(jí)別標(biāo)識(shí)，一般使用06以及S或s。0、1、6運(yùn)行級(jí)別被系統(tǒng)保留。0作為halt動(dòng)作，1作為重啟至單用戶模式，6為重啟。S和s意義相同，表示單用戶模式，且無(wú)需inittab文件，因此也不在inittab中出現(xiàn)，實(shí)際上，進(jìn)入單用戶模式時(shí)，init直接在控制臺(tái)（/dev/console）上運(yùn)行/sbin/sulogin。runlevel可以是并列的多個(gè)值，以匹配多個(gè)運(yùn)行級(jí)別，對(duì)大多數(shù)actio

9、n來(lái)說(shuō)，僅當(dāng)runlevel與當(dāng)前運(yùn)行級(jí)別匹配成功才會(huì)執(zhí)行。action 定義init命令應(yīng)該向進(jìn)程實(shí)施什么動(dòng)作。包括以下：respawn無(wú)論何時(shí)它終止，均重新啟動(dòng)命令wait運(yùn)行命令一次。在繼續(xù)之前，init等待它終止once運(yùn)行命令一次boot命令在啟動(dòng)過(guò)程中運(yùn)行。忽略運(yùn)行等級(jí)字段bootwait命令在啟動(dòng)過(guò)程中運(yùn)行，忽略運(yùn)行等級(jí)字段。在繼續(xù)之前，init等待該進(jìn)程終止initdefault定義Linux系統(tǒng)的默認(rèn)運(yùn)行等級(jí)powerwait停電時(shí)命令運(yùn)行。在繼續(xù)之前，init等待該進(jìn)程終止powerfail停電時(shí)命令運(yùn)行。在繼續(xù)之前，init不等待該進(jìn)程終止powerokwait恢復(fù)電力時(shí)

10、命令運(yùn)行。在繼續(xù)之前，init等待該進(jìn)程終止powerfailnowUPS發(fā)出電池即將耗盡的信號(hào)時(shí)，運(yùn)行該命令process - 是具體的執(zhí)行程序。程序后面可以帶參數(shù)。(2)系統(tǒng)初始化sysinit、boot、bootwait等action將在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)無(wú)條件運(yùn)行，而忽略其中的runlevel。因此init進(jìn)程首先會(huì)執(zhí)行etc/init.d/rcS腳本，rcS內(nèi)容如下：#首先，定義PATH、runlevel、prevlevel然后導(dǎo)出到環(huán)境中PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/binrunlevel=Sprevlevel=Numask 022export PATH r

11、unlevel prevlevel#然后，判斷是不是第一次安裝系統(tǒng)，如果是，則檢查并且執(zhí)行安裝程序留下的腳本if -x /sbin/unconfigured.sh then /sbin/unconfigured.shfi . /etc/default/rcSexport VERBOSE#捕捉INT、QUIT、TSTP信號(hào)，trap":"INT QUIT TSTP#檢查/etc/rcS.d/目錄,看是否有以S開頭并且緊跟兩個(gè)字符（實(shí)際上#一般是兩個(gè)數(shù)字099）命名的非普通(! -f"$i")文件，如果有則根據(jù)#文件的類型作出兩個(gè)選擇# 1,是.sh結(jié)尾的腳

12、本時(shí)執(zhí)行# 2,如果不是.sh結(jié)尾的腳本,則傳遞給start參數(shù)執(zhí)行這個(gè)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 ; esacdon

13、e #這是為了兼容其他系統(tǒng)的/etc/rc.boot腳本 -d /etc/rc.boot && run-parts /etc/rc.boot#這也是用于第一次安裝系統(tǒng)后需要執(zhí)行的腳本,安裝成功后,系統(tǒng)上#一般沒有這個(gè)腳本if -x /sbin/setup.sh then /sbin/setup.shfi#/etc/rc.S/rcS腳本執(zhí)行結(jié)束.返回/inittab(3)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)運(yùn)行級(jí)別的守護(hù)進(jìn)程返回/inittab,接下來(lái)根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)入的運(yùn)行級(jí)別,啟動(dòng)對(duì)應(yīng)運(yùn)行級(jí)別的守護(hù)進(jìn)程，這里為4，init將執(zhí)行配置文件inittab中的以下這行：l4:4:wait:/etc/init.d/r

14、c 4這一行表示以4為參數(shù)運(yùn)行/etc/rc.d/rc，/etc/rc.d/rc是一個(gè)Shell腳本，它接受4作為參數(shù)，去執(zhí)行/etc/rc.d/rc4.d/目錄下的所有的rc啟動(dòng)腳本，/etc/rc.d/rc4.d/目錄中的這些啟動(dòng)腳本實(shí)際上都是一些鏈接文件，而不是真正的rc啟動(dòng)腳本，真正的rc啟動(dòng)腳本實(shí)際上都是放在/etc/rc.d/init.d/目錄下。而這些rc啟動(dòng)腳本有著類似的用法，它們一般能接受start、stop、restart、status等參數(shù)。/etc/rc.d/rc4.d/中的rc啟動(dòng)腳本通常是K或S開頭的鏈接文件，對(duì)于以S開頭的啟動(dòng)腳本，將以start參數(shù)來(lái)運(yùn)行。而如果

15、發(fā)現(xiàn)存在相應(yīng)的腳本也存在K打頭的鏈接，而且已經(jīng)處于運(yùn)行態(tài)了(以/var/lock/subsys/下的文件作為標(biāo)志)，則將首先以stop為參數(shù)停止這些已經(jīng)啟動(dòng)了的守護(hù)進(jìn)程，然后再重新運(yùn)行。這樣做是為了保證是當(dāng)init改變運(yùn)行級(jí)別時(shí)，所有相關(guān)的守護(hù)進(jìn)程都將重啟。(4)建立終端rc執(zhí)行完畢后，返回init。這時(shí)基本系統(tǒng)環(huán)境已經(jīng)設(shè)置好了，各種守護(hù)進(jìn)程也已經(jīng)啟動(dòng)了。init接下來(lái)會(huì)打開終端，以便用戶登錄系統(tǒng)，如以下2行：T0:134:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100T1:1:respawn:/sbin/getty -L ttyS1 115200 vt10

16、0從上面可以看出在1、3、4的運(yùn)行級(jí)別中將以respawn方式運(yùn)行g(shù)etty程序，它會(huì)顯示一個(gè)文本登錄界面，這個(gè)界面就是我們經(jīng)常看到的登錄界面，在這個(gè)登錄界面中會(huì)提示用戶輸入用戶名，而用戶輸入的用戶名將作為參數(shù)傳給login程序來(lái)驗(yàn)證用戶的身份。注意：如果想繞過(guò)登錄驗(yàn)證過(guò)程，想直接進(jìn)入shell界面的話，則把以上兩行注釋掉，改為：T0:134:respawn:/bin/sh(5)登錄系統(tǒng)，啟動(dòng)完成getty進(jìn)程接收到用戶名后,啟動(dòng)login進(jìn)程. login進(jìn)程要求用戶輸入口令. 用戶輸入口令. login進(jìn)程對(duì)username和password進(jìn)行檢查. login啟動(dòng)shell進(jìn)程. sh

17、ell進(jìn)程根據(jù)/etc/password中的shell類型,啟動(dòng)相應(yīng)的shell.并啟動(dòng)/etc/profile文件和$HOME/.bash_profile文件.最后出現(xiàn)shell提示符,等待用戶輸入命令.至此，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。3. login驗(yàn)證過(guò)程Linux的帳號(hào)驗(yàn)證程序是login，login會(huì)接收getty傳來(lái)的用戶名作為用戶名參數(shù)。然后login會(huì)對(duì)用戶名進(jìn)行分析：如果用戶名不是root，且存在/etc/nologin文件，login將輸出nologin文件的內(nèi)容，然后退出。這通常用來(lái)系統(tǒng)維護(hù)時(shí)防止非root用戶登錄。只有/etc/securetty中登記了的終端才允許root用戶登錄

18、，如果不存在這個(gè)文件，則root可以在任何終端上登錄。/etc/usertty文件用于對(duì)用戶作出附加訪問(wèn)限制，如果不存在這個(gè)文件，則沒有其他限制。在分析完用戶名后，login將搜索/etc/passwd以及/etc/shadow來(lái)驗(yàn)證密碼以及設(shè)置帳戶的其它信息，比如：主目錄是什么、使用何種shell。如果沒有指定主目錄，將默認(rèn)為根目錄；如果沒有指定shell，將默認(rèn)為/bin/bash。login程序成功后，會(huì)向?qū)?yīng)的終端在輸出最近一次登錄的信息(在/var/log/lastlog中有記錄)，并檢查用戶是否有新郵件(在/usr/spool/mail/的對(duì)應(yīng)用戶名目錄下)。然后開始設(shè)置各種環(huán)境變

19、量：對(duì)于bash來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)首先尋找/etc/profile腳本文件，并執(zhí)行它；然后如果用戶的主目錄中存在.bash_profile文件，就執(zhí)行它，在這些文件中又可能調(diào)用了其它配置文件，所有的配置文件執(zhí)行后，各種環(huán)境變量也設(shè)好了，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)大家熟悉的命令行提示符，到此整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程就結(jié)束了。 以下是passwd，shadow和group腳本的格式說(shuō)明：/etc/passwd密碼文件的格式如下所示：用戶名:口令:用戶標(biāo)識(shí)號(hào):組標(biāo)識(shí)號(hào):注釋性描述:主目錄:登錄Shelluser_name:password:uid:gid:comment:home:shell 每行有很多項(xiàng)組成,項(xiàng)與項(xiàng)之間用":"隔開.每項(xiàng)的說(shuō)明如下: user_name 用戶名 password 登錄密碼,初始設(shè)置時(shí)為空 uid 用戶識(shí)別號(hào)(User ID),是一數(shù)值,每個(gè)用戶的識(shí)別號(hào)不同 gid 用戶組識(shí)別號(hào),參見/etc/group文件 comment 注釋,可以任意字符,一般用來(lái)說(shuō)明用戶的身份特征 home 家目錄名