linux nand启动 Linux启动顺序，运行级别及开机启动

发布时间 : 2024-10-06

作者 : 小编

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Linux启动顺序、运行级别及开机启动

一、启动顺序

当我们经过BIOS引导，并选择了Linux作为准备引导的操作系统后，接下来的执行顺序如下：

1、加载并执行内核

第一个被加载的东西就是内核。然后把内核在内存中解压缩，就可以开始运行了。

2、/sbin/init进程

init进程是接下来第一个被启动运行的(非内核进程)，因此它的进程编号PID的值总是1。

2.1 首先，init进程读取配置文件/etc/inittab，决定需要启动的运行级别(Runlevel)，每个级别分别由0到6的整数表示。

2.2 然后执行/etc/rc.d/rc.sysinit。它做的工作非常多，包括设定PATH、设定网络配置(/etc/sysconfig/network)、启动swap分区、设定/proc等等

准备好以上一切之后，系统开始进入用户层的初始化阶段。

3、启动内核模块：

依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来装载内核模块

4、执行运行级别目录rcX.d下的脚本。

执行/etc/rc.d/rc和/etc/rc.d/rcX.d目录下的脚本。 X为缺省运行级别。

5、执行/etc/rc.d/rc.local 。

执行用户自定义启动脚本。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

6、/sbin/mingetty /bin/login

等待用户登陆

二、运行级别

Linux一般会有7个运行级别（可由init N来切换，init0为关机，init 6为重启系统）

0 - 停机

1 - 单用户模式

2 - 多用户，但是没有NFS ，不能使用网络

3 - 完全多用户模式

4 - 打酱油的，没有用到

5 - X11 图形化登录的多用户模式

6 - 重新启动（如果将默认启动模式设置为6，Linux将会不断重启）

要查看当前运行级别，可以用runlevel 命令。

配置文件/etc/inittab设置了默认的运行级别。

如：id:3:initdefault: 就设置了默认运行级别为3-完全多用户模式

三、关于/etc/rc.d/init.d目录

首先提到的这个目录和运行级别和开机自动启动都没关系，但开机启动会用到该目录下的脚本。

通常我们把系统各种服务的启动和停止脚本，都放在这个目录下。比如mysqld，ftpd，samba，zabbix等。这些脚本必须能接受start,stop参数，还有其它可选项：reload，restart，force-reload。

另外，为了少打几个字，系统默认建了一个软链接/etc/init.d指向它。

四、关于/etc/rc.d/rcX.d目录

1、运行级别与rcX.d

在Linux中，对每一个运行级别来说，可能需要启动的服务都不同。比如我有A,B,C,D四个应用服务，在level2，只需要运行A,B,C，在level3需要运行A,C,D,E。

正是这个原因，如果单靠一个/etc/rc.d/rc脚本来控制，那将变得很庞大难以维护。那为了维护方便，在/etc/rc.d子目录中建立一个对应的子目录。这些子目录的命名方法是rcX.d，其中的X就是代表运行级别的数字。比如说，运行级别3的全部命令脚本程序都保存在/etc/rc.d/rc3.d子目录中。

这里要注意，rcX.d放的都只是符号链接，所有真正的启动脚本是放置在 /etc/rc.d/init.d下。当前目录对应的级别需要启动哪些程序，就为哪些启动脚本建立一个指向至 /etc/rc.d/init.d下对应文件的软链。

rcX.d中放置脚本的链接命名格式是:

S{number}{name} K{number}{name}

S开始的文件向脚本传递start参数

K开始的文件向脚本传递stop参数

number决定执行的顺序

比如 S64mysqld 表示执行/etc/rc.d/init.d/mysqld start，以启动mysqld，启动顺序排在64（启动顺序按从小到大进行）

2、将程序控制脚本加入自动启动

放在init.d目录下的控制脚本，需要手动执行

比如，重新启动mysql服务：

/etc/init.d/mysql start 或 service mysql start

如果想要Linux在运行级别为2或3启动时，自动mysql启动脚本怎么办呢？可以给需要自动运行的级别对应的rcX.d下做软链：

#cd /etc/rc.d/init.d &&

#ln -sf ../init.d/mysql ../rc2.d/K64mysql &&

#ln -sf ../init.d/mysql ../rc3.d/K64mysql

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如果要让每个运行级别都启动自动运行mysql，那么就要重复创建6个（除等级0）软链。

linux提供了一个命令：checkconfig 。它提供了一种简单的方式来设置一个服务的运行级别。

使用语法：

chkconfig [--add][--del][--list][系统服务] 或 chkconfig [--level <等级代号>][系统服务][on/off/reset]

使用范例：

chkconfig –list 列出所有的系统服务

chkconfig –add httpd 增加httpd服务

chkconfig –del httpd 删除httpd服务

chkconfig –level httpd 2345 on

把httpd在运行级别为2、3、4、5的情况下都是on（开启）的状态。

例如，设置MySQL服务器在运行级别3和4上运行，只需三步：

第一步：#chkconfig --add mysql 将MySQL添加为受chkconfig管理的服务

第二步：#chkconfig --level 35 mysql on 在级别3和5上设定服务为“on”

第三步：#chkconfig --level 01246 mysql off 在其他级别上设为off

为了确认配置修改成功，我们可以用list列出服务在不同运行级别的状态，如下所示：

#chkconfig --list mysql

mysql 0:off 1:off 2:off 3:on 4:off 5:on 6:off

这里要注意：

每个被chkconfig管理的服务需要在对应的init.d下的脚本加上两行注释。

第一行 告诉chkconfig缺省启动的运行级以及启动和停止的优先级。如果某服务缺省不在任何运行级启动，那么使用 - 代替运行级。

第二行 对服务进行描述，可以用\ 跨行注释。

例如，random.init包含三行：

# chkconfig: 2345 20 80

# description: Saves and restores system entropy pool for \

# higher quality random number generation.

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脚本的这两行注释是必须的，否则chkconfig --add会报错

Linux 的启动流程

本篇的重点是讲解设备和驱动的启动流程，设备和驱动的流程是整个内核启动的核心，也是工作中最常面对的问题。出于知识点的系统性考虑，在进入主题之前我们先看下整个 Linux 在 ARM 中的启动流程如何。

Uboot 的启动流程

ARM Linux 的启动流程大致为：Uboot → Kernel → Root filesystem。Uboot 在上电的时候就拿到 CPU 的控制权，实现了硬件的初始化。具体是怎么实现的呢？一起来看一下，CPU 的内部集成了小容量的 Sram，而 PC 指针一上电就指向 Sram 的起始地址 0x00000000，所以一上电 Uboot 代码就得到了运行。

Uboot 拿到 CPU 使用权就开始做初始化工作，比如关闭看门狗、设置 CPU 运行模式、设置堆栈、初始化内存、网卡、nand flash 等，最后把 Linux 内核加载到内存中。

初始化 RAM

因为内核要在 RAM 中运行，所以在调用内核之前必须初始化和设置 RAM，为调用内核做好准备。

初始化串口

内核在启动过程中可以将信息通过串口输出，这样就可以清楚的知道内核启动信息。虽然串口不是 Uboot 必须要完成的工作，但是通过串口可以方便调试 Uboot 和内核的各种信息。

检测处理器类型

Uboot 在调用内核前需要检测系统的处理器类型，并将其保存在某个变量中提供给内核，内核在启动过程中会根据该处理器的类型调用相应的初始化程序。

设置内核启动参数

内核在启动过程中会根据该启动参数进行相应的初始化工作。

调用内核镜像

值得注意的是存储 Uboot 的存储器不同，Uboot 的执行过程也并不相同，一般来讲 Flash 分为 nor Flash 和 nand Flash 两种：nor Flash 支持芯片内执行（XIP，eXecute In Place），这样代码可以在 Flash 上直接执行而不必复制到 RAM 中去执行。

但是 nand Flash 并不支持 XIP，所以要想执行 nand Flash 上的代码，必须先将其复制到 RAM 中去，然后跳到 RAM 中去执行。如果内核存放在 nor Flash 中，那么可直接跳转到内核中去执行。但通常由于在 nor Flash 中执行代码会有种种限制，而且速度也远不及 RAM 快，所以一般的嵌入式系统都是将内核复制到 RAM 中，然后跳转到 RAM 中去执行。不论哪种情况，在跳到内核执行之前 CPU 的寄存器必须满足以下条件：r0 ＝ 0，r1 ＝处理器类型，r2 ＝标记列表在 RAM 中的地址。

Linux 内核的启动流程（设备和驱动的加载）

关于 Uboot 的启动本课程不做详细介绍，因为本课程的主要内容是内核。在讲述内核启动之前让我们先了解下内核的组成结构：

其中，

（1）vmlinusx 是 ELF 格式的 Object 文件，这种文件只是各个源代码经过连接以后得到的文件，并不能在 ARM 平台上运行。

（2）经过 objcopy 这个工具转换以后，得到了二进制格式文件 Image，Image 文件相比于 vmlinusx 文件，除了格式不同以外，还被去除了许多注释和调试的信息。

（3）Image 文件经过压缩以后得到了 piggy.gz，这个文件仅仅是 Image 的压缩版，并无其他不同。

（4）接着编译生成另外几个模块文件 misc.o、big_endian.o、head.o、head-xscale.o，这几个文件组成一个叫 Bootstrap Loader 的组件，又叫引导程序，编译生成 piggy.o 文件。

（5）最后 piggy.o 文件和 Bootstrap Loader 组成一个 Bootable Kernel Image 文件（可启动文件）。

经过上面的分析不难知道 piggy.o 就是内核镜像，而剩下的几个文件就组成了引导程序。知道了内核的组成结构，Uboot 就是按照内核的组成结构一层一层剥开然后引导内核的：

可以说 start_kernel() 之前的所有工作都是为了将环境准备好，满足 start_kernel() 的要求，然后由 start_kernel() 开始进行内核的加载：

关于 start_kernl() 函数的内容太多，可以通过红色回调函数看出，start_kernel() 函数基本是在回调很多对应的注册函数。为了本系列课程的结构性这里就不展开所有知识点讲解，本篇内容接着前一篇设备树的内容重点讲解下设备和驱动的匹配过程。

还记得上一篇讲到的设备树三大作用吗？

平台标识；运行时配置；设备信息集合。

接下来我们就看看内核在启动的时候是如何寻找设备，驱动又如何和设备绑定的。

首先在平台目录下可以看到有很多平台描述的文件，如图：

有那么多的平台，我们到底要执行哪个平台是首先要考虑的事情。这也是设备三大功能的第一个功能——平台标识。

设备树里有对设备根节点的 Compatible 描述，平台文件里有对 __initconst 的描述，如果两个字段一致则找到了对应的板级文件，这样就通过设备树把要用的设备平台与其他平台区分开来了，如图：

找到平台后就可以根据回调函数的指针调用该平台的注册函数。这里以飞思卡尔 imx.6dl 平台为例，回调的时候会调用 imx6q_init_machine() 函数，如下：

这里补充一个知识点，细心的读者也许发现了在 Compatible 字段里用逗号分隔了两个字符串。板级匹配的时候用的是哪个字符串，另外一个字符串又是做什么用？首先后面的字段 "fsl,imx6dl" 是抽象共用平台描述符，前面的字段 "fsl,imx6dl-sabresd" 是通用平台下的具体平台描述符，可以理解为母板和子板的区别。在具体的子板文件中我们可以通过前面的字段进行设备信息的获取，如图：

接着是运行时配置，让内核在启动的时候根据参数设置进行不同的处理。有经验的读者清楚在 Uboot 里也有对 Bootargs 的配置，这里为什么多此一举呢，是为了在 Uboot 中更灵活的对内核启动进行配置。最后的作用就是设备信息集合，这是设备和驱动匹配的核心，也是工作中面对最多的情况。出于这一作用的内容是工作中经常遇到的重点也是难点，我们专门用一篇内容来详细讲解各级设备是如何展开的，并且手把手教你如何定制一套自己的开发板全新案例。