Debian的init進程初始化工作原理

 作者: LYOO

來自: www.linuxsir.org

init和inittab
=============
Linux 下為什麼會要有個init？用過windows 9.x的人應該知道有個批次檔autoexec.bat，用過windows NT/2000系統的人應該在控制台中見過system service工具，它們的目的是相同的。只是比較起來windows下的這些東西功能太弱（當然用法也更簡單）。
init是Linux啟動的最後一步，它協助使用者完成每次啟動系統都必須完成的一些重複性任務，如負載檔案系統、各類網路服務等等程式；它還有一個重要用途，讓使用者自訂系統運行環境，只啟動需要的進程，關閉不用的進程，釋放記憶體和處理器資源，讓系統運行得更快更穩。

init 會按任務表執行我們下的命令，這個任務表就是/etc/inittab檔案。我們可以為系統制定多個運行環境以滿足不同任務的需要，在 inittab中稱之為運行等級（runlevel）。例如，電腦要用來完成一種連網編譯任務（與其它系統共用CPU周期，合作編譯軟體），這樣情況需 佔用大量CPU能力和記憶體，所以當電腦用作這種用途時，其他程式的運行要儘可能少。可設定一個運行等級（如：runlevel 4），把其它程式包括X Window全關閉，只啟動連網編譯進程；其他時段，你的電腦要與Windows系統共用檔案，需要啟動Samba，可以再定義一個運行等級（如： runlevel 2）。
現在當你要進行連網編譯時間可運行init 4，而不用手工去關閉每個暫不需要的進程；要與Windows系統共用檔案可運行init 2。

Debian系統對某些運行等級進行了預先配置（而且是無法修改的）

runlevel 0：它的任務就是關閉所有程式，關機。如果電腦及核心支援APM，系統電源可自動切斷。

runlevel 1：為單一使用者模式保留的。在這個運行等級下，除了一個root shell外，沒有其它程式運行。除了root檔案系統以唯讀方式安裝外，不安裝其它檔案系統。該運行等級通常在恢複系統時用。

runlevel 6：與runlevel 0非常相似，只是它是重啟系統而不是關閉系統。

runlevel 2、3、4、5：Debian系統對它們沒有具體規定，通常可自由進行定製，它們都屬於多使用者模式。其中runlevel 3是Debian使用的預設運行等級。啟動Debian系統時，用的就是這個運行等級。

下面是inittab檔案的例子

# /etc/inittab: init(8) configuration.
# $Id: inittab,v 1.91 2002/01/25 13:35:21 miquels Exp $

# The default runlevel.
id:2:initdefault:

# Boot-time system configuration/initialization script.
# This is run first except when booting in emergency (-b) mode.
si::sysinit:/etc/init.d/rcS

# What to do in single-user mode.
~~:S:wait:/sbin/sulogin

# /etc/init.d executes the S and K scripts upon change
# of runlevel.
#
# Runlevel 0 is halt.
# Runlevel 1 is single-user.
# Runlevels 2-5 are multi-user.
# Runlevel 6 is reboot.

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
l5:5:wait:/etc/init.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/init.d/rc 6
# Normally not reached, but fallthrough in case of emergency.
z6:6:respawn:/sbin/sulogin

# What to do when CTRL-ALT-DEL is pressed.
ca:12345:ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t1 -a -r now

# Action on special keypress (ALT-UpArrow).
#kb::kbrequest:/bin/echo "Keyboard Request--edit /etc/inittab to let this work."

# What to do when the power fails/returns.
pf::powerwait:/etc/init.d/powerfail start
pn::powerfailnow:/etc/init.d/powerfail now
po::powerokwait:/etc/init.d/powerfail stop

# /sbin/getty invocations for the runlevels.
#
# The "id" field MUST be the same as the last
# characters of the device (after "tty").
#
# Format:
# ::: #
# Note that on most Debian systems tty7 is used by the X Window System,
# so if you want to add more getty's go ahead but skip tty7 if you run X.
#
1:2345:respawn:/sbin/getty 38400 tty1
2:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty2
3:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty3
4:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty4
5:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty5
6:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty6

# Example how to put a getty on a serial line (for a terminal)
#
#T0:23:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 9600 vt100
#T1:23:respawn:/sbin/getty -L ttyS1 9600 vt100

# Example how to put a getty on a modem line.
#
#T3:23:respawn:/sbin/mgetty -x0 -s 57600 ttyS3

該檔案有一個基本類型的指令，它們指定命令列，命令列所採取的動作，在何種運行等級下啟用命令。這引起命令列的格式大體如下：

id:runlevels:action:command

id是任意一個名稱（具體是什麼並不重要），runlevels是一個數字串（代表運行等級），action描述何時執行命令，command指定執行的實際命令。拿啟動getty的命令列舉例：

1:2345:respawn:/sbin/getty 38400 tty1

該命令告訴init，它應該在引導後以運行等級2-5運行命令/sbin/getty 38400 tty1。動作標記respawn表示命令在退出時重新運行（當使用者在shell輸入exit的時候）。

從方面的檔案中可以看到，運行等級2和3有六個活動的gettys，而等級4和5隻有一個。假設運行等級4下有三個shell運行在虛擬控制台。你在ID為2和3的命令列的運行等級欄位添加了數字4，也就是說你將

2:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty2
3:23:respawn:/sbin/getty 38400 tty3

替換成

2:234:respawn:/sbin/getty 38400 tty2
3:234:respawn:/sbin/getty 38400 tty3

然後重啟或執行以下命令：

telinit q

對inittab進行修改。telinit q命令指示init重新載入它的配置。參閱telinit(8)。

/etc/inittab的其它行看起來比較複雜，我們先看看還有哪些動作標記：

·respawn：啟動命令並監視命令的執行，當進程退出時，再次執行該命令（通常用於虛擬終端裝置上的登入提示）。 ·wait：進入指定運行等級時，啟動進程。init會停下來，直到執行完成。這個標記用於設定特定等級下軟體的啟動。
·once：進入指定的任一運行等級時，啟動一次進程。
·boot：該命令在系統引導時運行。這種類型的指令忽略運行等級。
·bootwait：該命令在系統引導時運行，init等到它退出後才能繼續做別的事。
·off：禁用所有運行等級下的某個命令。
·initdefault：這種類型的項指定在系統引導時進入哪個運行等級。
·powerwait：這類指令給出在電源不足時需要執行的命令。init直到進程完成後才繼續工作。
·powerfail：與powerwait類似，但init不等待進程完成。
·powerworkwait：電源正常後執行。init暫停，直到進程結束。
·powerfailnow：當便攜機電池或外部UPS電池電量不足時執行。
·ctrlaltdel：指定init在捕獲ctrl+alt+del按鍵組合時執行的命令。
·kbdrequest：把特殊動作映射到特定的按鍵。Debian中的是alt+UpArrow。

現在再看上面的檔案是不是清楚了許多？

更強大的sysvinit
================
inittab 的主要功能是描述引導及正常操作時，應該在何種運行等級下啟動什麼程式，每個運行等級的具體項目完全可以通常/etc/inittab來定義，但 Debian有一個更健壯的方案sysvinit，它被認為是init最強大的應用程式之一。Debian組織inittab的方式是把運行等級的大部分 定義從inittab中移出來，移到一個指令碼層次中去。惟一直接從inittab啟動的程式只有getty，它用於虛擬設備上啟動登入提示符，保留它因為 它們要求特殊處理，在inittab之外處理要困難得多。

inittab來啟動所有軟體當然是可能的，但將所有配置寫在同一個檔案既不方便查看也不方便維護，所以檔案裡會加上這許多行：

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
l5:5:wait:/etc/init.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/init.d/rc 6

這 些行實際決定了系統在各個運行等級下的行為。它們如何做到的也許並不明顯，但至少我們知道主要意思：首先每行都有個符號ID lx，lx表示runlevel x；其次，每行只在一個運行等級下啟用，該運行等級對應著符號ID中的數字x。命令執行時，init停下來，直到進程結束。最後，每個命令列調用一個指令碼 /etc/init.d/rc x，這裡x代表當前運行等級的數字。顯然各運行等級的具體任務在/etc/init.d/rc指令碼中安排。

Debian init設定的核心在/etc/init.d目錄。該目錄包含了啟動或停止重要軟體的指令碼，為了簡化操作，規定每個指令碼都使用相同的一套參數——start或stop。個別軟體包維護者為使用者著想，往這些指令碼中加了其他功能，但init不會去調用它們。
舉個例子，可調用：#/etc/init.d/apache start來啟動Apache，調用：#/etc/init.d/apache stop來關閉它。
作 為一個使用者工具，這是非常有用的，它讓使用者輕鬆啟動和關閉Debian所帶的複雜程式，不過在考慮如何啟動程式前，先檢查/etc/init.d，看看是 不是已經有指令碼可以做這件事了。藉助於這種機制，可以按自己的需求來調整運行等級，/etc/init.d/rc可以把系統引入所需的運行等級。 /etc/rcx.d是一組指向/etc/init.d的符號連結。進行運行等級時，rc在運行等級目錄中按邏輯順序處理每個指令碼。首先首碼為K的每個文 件都以參數stop（按字母和數字順序）執行；其次，以S為首碼的每個指令碼都以參數start（按字母和數字順序）執行。
瞭解了工作原理，下面試 著自己來構造一個運行等級。我們使用運行等級5和與之相關的rc目錄/etc/rc5.d。首先，看看該目錄下的內容：找出每個符號連結所做的工作；查看 檔案，判斷它來自哪個檔案。經過仔細查看，找出啟動無用程式的S打頭的指令碼，把它們刪掉，在/etc/init.d中找出需要運行但未包括在內的指令碼，例 如假設你想在運行等級5下啟動Samba，執行命令：

ln -s /etc/init.d/samba /etc/rc5.d/S20samba

看到這裡是不是對init有了新的瞭解，那麼來測試一下學習成果：關閉Debian預設安裝時載入的gdm/xdm/kdm進程，讓Debian啟動到命令列終端而不是X。