Linux管理员手册(5)--引导和关机

本节说明当Linux系统引导和关机时发生了什么,应该任何正确完成. 如果没有遵循正确的过程, 文件可能损坏或丢失.

　　引导和关机概述

　　开启计算机并导致其操作系统被加载的过程 叫引导. The name comes from an image of the computer pulling itself up from its bootstraps, but the act itself slightly more realistic.
　　启动过程中,计算机首先加载了一小段叫 bootstrap loader的程序,它依次加载和启动操作系统, bootstrap loader通常存储在硬盘或软盘的固定的位置. 这2步过程的理由是操作系统大而复杂,而计算机加载的第一段代码很小(几百字节),以免使固件不必要地复杂化.

　　不同的计算机的bootstrap不同. 对于PC, 计算机(它的BIOS)读软盘或硬盘的第一个扇区(叫 引导扇). bootstrap loader包含在这个扇区中. 它加载位于磁盘(和其他)的其他地方的操作系统.

　　Linux加载后, 它创始化硬件和设备驱动, 然后运行 init . init 启动其他进程以允许用户登录和做其他事情. 这部分的细节在下面讨论.

　　为了关闭一个Linux系统, 首先所有进程被告知结束(这使他们关闭所有文件, 完成必要的其他事情, 使之整齐地结束), 然后unmount文件系统和对换区, 最后打印可以关掉电源的信息到控制台. 如果没有遵循正确的过程, 可怕的事情可能发生. 最重要的, 文件系统缓冲cache可能没有回写, 这意味着其中的所有数据将丢失, 磁盘上的文件系统不完整, 并可能不可用.

　　近观引导过程

　　可以从软盘或硬盘引导Linux. 安装和开始指南的安装一节 ([Wel]) 告诉你如何安装Linux, 并按你希望的方式引导.

　　当PC引导后, BIOS做一些测试保证一切正常, 然后开始真正的引导. 它选择一个磁盘(通常是第一个软驱, 如果有软盘的话, 否则就是第一个硬盘, 如果安装了的话; 顺序是可设置的). 然后读第一个扇区, 这叫引导扇; 对于硬盘, 也叫主引导记录, 因为硬盘可以包含多个分区, 每个分区都有自己的引导扇.

　　引导扇包含一个小程序(小到可以存入一个扇区), 它的责任是从磁盘读入真正的操作系统并启动之. 从软盘启动Linux时, 引导扇包含的代码只读前数百个数据块(当然, 依赖于核心的大小)到预定的内存位置. Linux引导软盘上, 没有文件系统, 核心存在连续的扇区中, 因为这样简化了引导过程. 当然, 使用LILO(LInux LOader)可以从文件系统引导.

　　从硬盘引导, 主引导记录的代码检查分区表(也在主引导记录扇区中), 确认活动分区(标记为可引导的分区), 从该分区读引导扇区, 然后启动该引导扇区的代码. 该分区的引导扇区的代码做与软盘所做的相同: 从该分区读入核心并启动. 但细节不同, 因为一般只给核心映象做一个单独的分区是没什么用的, 所以分区引导扇中的代码不能只顺序地读磁盘, 它必须找到文件系统把它们放在哪些扇区中. 有几个方法解决这个问题, 但最通常的方法是使用LILO. (关于如何做的细节与这里的讨论无关; 更多的信息请看LILO文档, 它很全面)

　　用LILO引导时, 它读入并引导缺省核心. 也可以设置LILO, 使之能引导若干个核心之一, 甚至其他操作系统, 也可以在引导时让用户选择引导哪个核心或操作系统. LILO可以设置为如果有人在引导时按住 alt, shift, or ctrl键 (LILO启动时), LILO将不立即引导缺省的而问用户引导哪个. LILO可以设置为带一个timeout选项并询问, 当超时时, 就引导缺省核心.

　　META: 除了LILO还有其他的引导载入程序, 如loadlin, 它们的信息将在下一版本中给出.

　　从软盘和硬盘启动各有优势, 但通常从硬盘启动更好, 因为这避免了关于软盘的争论. 而且快. 然而, 安装相同从硬盘启动可能有更多的麻烦, 因此很多人先用软盘引导, 然后当相同工作很好后, 再安装LILO从硬盘引导.

　　Linux核心被读入内存后, 才真正启动了, 概述如下:


　　Linux核心是被压缩安装的, 所以它首先得解压自己. 核心映象开头包括一个解压的小程序.

　　如果你有Linux可识别的super-VGA卡, 且支持一些特殊的文本模式(如100列40行), Linux会问你要用哪个模式. 编译核心时, 可能预定了一个视频模式, 就不会问了. 这也可以用LILO或 rdev 完成.
　　然后, 核心检查还有什么其他硬件(硬盘, 软盘, 网卡...), 并配置适当的设备驱动; 同时, 输出查找结果的信息. 例如, 我引导时, 得到类似如下信息:

　　LILO boot:
　　Loading linux.
　　Console: colour EGA+ 80x25, 8 virtual consoles
　　Serial driver version 3.94 with no serial options enabled
　　tty00 at 0x03f8 (irq = 4) is a 16450
　　tty01 at 0x02f8 (irq = 3) is a 16450
　　lp_init: lp1 exists (0), using polling driver
　　Memory: 7332k/8192k available (300k kernel code, 384k reserved, 176k data)
　　Floppy drive(s): fd0 is 1.44M, fd1 is 1.2M
　　Loopback device init
　　Warning WD8013 board not found at i/o = 280.
　　Math coprocessor using irq13 error reporting.
　　Partition check:
　　hda: hda1 hda2 hda3
　　VFS: Mounted root (ext filesystem).
　　Linux version 0.99.pl9-1 (root@haven) 05/01/93 14:12:20

　　精确的文本在不同系统上不同, 依赖硬件, Linux版本, 及其配置.
　　然后核心试图mount根文件系统. 位置可在编译时设置, 或在任何时候使用 rdev 或LILO. 文件系统类型自动检测. 如果根文件系统mount 失败, 例如因为你忘了在核心中包含相关的文件系统驱动, 核心将失败, 系统停止(此时没什么可做了).

　　根文件系统通常被只读mount(这可用与位置相同的方法). 这可使文件系统在mount上时检查; 检查一个可读写的已mount的文件系统可不是个好主意.

　　然后, 核心在后台启动程序 init (位于/sbin/init ) (它的进程号是1). init 做许多启动工作. 确切的事依赖于设置; 参见章了解更多信息. 它至少要启动一些必要的后台守候程序.

　　init 然后切换到多用户模式并启动getty ,提供虚拟控制台和串行线. getty 是一个让用户通过虚拟控制台和串行终端登录的程序. init 还可能启动一些其他程序, 基于设置.

　　至此, 引导完成, 系统启动并正常运行.

　　关于关机的更多信息

　　关闭Linux系统时，遵循正确的过程是很重要的。否则，文件系统可能成为废物，文件可能变成杂乱的。这是因为Linux使用磁盘缓存，并不立即将数据写到磁盘，而是间歇地回写。这极大地改善了性能，但同时也意味着如果你只是关闭电源，cache可能保留着大量数据，而磁盘上的数据可能不是一个全部的正在工作的文件系统(因为有些数据已经回写到硬盘，而有些没有)。

　　另一个不能直接关闭电源的原因是：在多任务系统中，后台可能运行着很多东西，关闭电源可能损失惨重。使用正确的关机顺序，可以保证所有的后台进程得以保存他们的数据。

　　正常关闭Linux系统的命令是shutdown 。它通常使用2种方法之一。

　　如果系统只有你一个用户，使用shutdown 的通常方法是退出所有运行程序，从所有虚拟控制台注销，用root登录(如果你已经是root，当然不必再注销、登录，但应该换到根目录，以免由于unmount出现问题)，然后运行命令shutdown -h now (虽然单用户时一般不必要，但如果需要一个延时，用一个加号加一个表示分钟的数目代替now)

　　如果系统是多用户，使用命令shutdown -h +time message， time是到系统停止的分钟数，message是告知所有用户系统关机原因的短信息。

　　# shutdown -h +10 'We will install a new disk. System should
　　〉 be back on-line in three hours.'
　　#

　　上面的命令警告所有用户，系统将在10分钟后关闭，他们最好保存信息，否则将丢失。警告将显示在所有登录的终端上，包括所有的xterm 上:
　　Broadcast message from root (ttyp0) Wed Aug 2 01:03:25 1995...

　　We will install a new disk. System should
　　be back on-line in three hours.
　　The system is going DOWN for system halt in 10 minutes !!

　　警告在系统关闭前将自动重复数遍，随着时间流逝，间隔越来越短。

　　当延时之后关闭系统真正开始时，所有文件系统(除了根)被unmount，所有用户进程(如果有人还未注销)被终止，守侯进程被关闭，所有东西都停下来。此后，init 打印出一条信息告知你可以关掉电源了。此时，也只有在此时，你才可以关闭电源。

　　有时(虽然在任何好的系统上极少)，系统可能不能正常关闭。例如，核心紊乱、崩溃等不正常情况，可能无法键入任何命令，因此正常关机可能有些困难，这是只能直接关机。问题可能没那么严重，比如，有人误动了你的键盘，核心和update 程序还在正常运行，等待一些时间可能是个好建议，这能使update 有机会将缓冲cache 中的数据回存硬盘，然后再直接关机。

　　有人喜欢用sync 三遍来关闭系统，等到磁盘I/O停止，然后在关闭电源。如果没有什么程序运行着，这和用shutdown 等效。然而，它不unmount任何文件系统，可能导致ext2fs的"干净文件系统"标志出问题。这种3遍sync的方法是不推荐使用的。

　　(In case you're wondering: the reason for three syncs is that in the early days of UNIX, when the commands were typed separately, that usually gave sufficient time for most disk I/O to be finished.)

　　重启动

　　重启动就是完全关闭系统，关掉电源，然后再打开。简单方法是用shutdown 重启动系统而不是仅停止系统。这要使用shutdown的 -r选项，例如命令shutdown -r now。

　　许多Linux系统在按ctrl-alt-del键时运行shutdown -r now。这是可设置的，比如在多用户系统中设置一定的延时也许更好。如果是谁都能接触到的系统，那么最好设置为按ctrl-alt-del什么也不干。


　　单用户模式

　　shutdown命令也可用于切换到单用户模式，这种模式谁也不能登录，只有root可以使用控制台。这对系统一般运行时不能做的系统管理任务很有用。单用户模式将在章详细讨论。

　　紧急引导(软)盘

　　并非总可以从硬盘引导。例如，LILO设错了，系统可能就无法引导。这时，需要另一个总能引导的方法。对于典型的PC，可能是软驱。

　　许多Linux distributions允许在安装时产生一张紧急引导盘emergency boot floppy。应该做。然而，有些这样的引导盘只包含核心，and assume you will be using the programs on the distribution's installation disks to fix whatever problem you have。有时这些程序是不够的：例如你可能需要回存你的备份，而备份/回存软件在Linux安装盘里没有。

　　因此，可能需要自己产生root盘。 Graham Chapman写的Bootdisk HOWTO([Cha]) 包含关于此的指导。当然，你必须记得使你的紧急引导盘和root盘最新。

　　root盘被mount上时，不能用软驱干其他任何事，因此如果你只有一个软驱可能不太方便。然而，如果你有足够的内存，可以设置引导盘将root盘加载到RAM盘上(为此，引导盘的核心需要特殊设置)。一旦root盘被加载到RAM盘中，软驱就可以用于mount其他盘了。