九牛一毛的意思和造句:6.3　init进程

6.3　init进程

除非你要做一些非常特殊的配置，否则永远都不需要一个由用户定制的初始化程序，因为标准init进程的功能和使用非常灵活。init进程以及即将探讨的一系列启动脚本一起实现了通常所谓的 System V Init，这一名称源自最初使用这种模式的UNIX System V。现在我们就来研究这个功能强大的系统配置和控制工具。

在前几节提到，init进程是在内核引导过程结束后由内核产生的第一个用户空间程序。就像你所了解的，在运行中的Linux系统里，每个进程与其他进程存在"子父"关系，而init进程是Linux系统里所有用户空间进程最终的父进程。此外，init进程会提供一套环境变量（包括PATH和CONSOLE等）的默认配置，供其他所有进程继承。

init进程的主要作用是通过一个特殊的配置文件来产生其他程序，这个特殊的配置文件通常就是/etc/inittab。Init具有运行级（runlevel）的概念，运行级可以视作系统的一种运行状态。每个运行级都由进入该运行级时启用的服务和产生的程序所确定。

init进程在任何给定时刻都只能处于一种运行级。init进程使用的运行级包含从0到6的运行级和一个称为S的特殊运行级。运行级0指示init进程终止系统，而运行级6则会使系统重新启动。对于每一种运行级，通常都会提供一套启动和关闭脚本，以便指定每种运行级的系统应当执行的动作。每个指定运行级所执行的动作都由稍候将介绍的配置文件/etc/inittab决定。

许多Linux版本都保留了一些运行级用于特定的目的，表6-2详细列出了在许多Linux版本中的init运行级及其使用目的。

表6-2　运行级

运　行　级

使用目的

0

关闭系统（停机）

1

维护用的单用户系统配置

2

用户自定义

3

通用多用户配置

4

用户自定义

5

多用户模式，启动进入图形用户界面

6

重新启动系统（reboot）

运行级脚本通常位于/etc/rc.d/init.d目录下，从中可以找到绝大部分的脚本，分别用于启用或禁用对应的服务。调用某个脚本并传入一个合适的参数，如start（启动）、stop（停止）或restart（重新启动），就能对相应的服务进行手动配置。代码清单6-3例举了如何重新启动NFS服务。

代码清单6-3　重新启动NFS服务

$ /etc/rc.d/init.d/nfs restart  
Shutting down NFS mountd:                           [  OK  ]  
Shutting down NFS daemon:                           [  OK  ]  
Shutting down NFS quotas:                           [  OK  ]  
Shutting down NFS services:                         [  OK  ]  
Starting NFS services:                              [  OK  ]  
Starting NFS quotas:                                [  OK  ]  
Starting NFS daemon:                                [  OK  ]  
Starting NFS mountd:                                [  OK  ] 

如果你用过桌面Linux发行版（如Red Hat或Fedora），一定会在系统启动过程中看到过类似代码清单6-3所示的信息。

运行级是由该运行级下启用的服务所定义的。大多数Linux发行版都会在/etc下提供一个目录结构，其中包含指向目录/etc/rc.d/init.d中服务脚本的链接。这些运行级相关的目录一般位于/etc/rc.d中。在这个目录里，你会看到一系列运行级的目录，分别包含各个运行级里启动和停止服务的脚本，init只是在进入和退出运行级时执行这些脚本。这些脚本定义了系统的状态，同时，inittab文件会告知init关于脚本和指定运行级的对应关系。代码清单6-4显示了一个/etc/rc.d下的目录结构，这些目录控制着运行级所分别对应服务的启动和停止。

代码清单6-4　包含运行级的目录结构

$ ls -l /etc/rc.d  
total 96  
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Oct 20 10:19 init.d  
-rwxr-xr-x 1 root root  2352 Mar 16  2004 rc  
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Mar 22  2005 rc0.d  
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Mar 22  2005 rc1.d  
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Mar 22  2005 rc2.d  
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Mar 22  2005 rc3.d  
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Mar 22  2005 rc4.d  
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Mar 22  2005 rc5.d  
drwxr-xr-x 2 root root  4096 Mar 22  2005 rc6.d  
-rwxr-xr-x 1 root root   943 Dec 31 16:36 rc.local  
-rwxr-xr-x 1 root root 25509 Jan 11  2005 rc.sysinit 

每一个运行级都由rcN.d里包含的脚本进行定义，其中N即为运行级。在每个rcN.d目录下，你可以看到大量以特定顺序排列的符号链接，这些符号链接的名称都以K或S开头。以S开头的服务脚本在执行启动操作时调用，而以K开头的服务脚本则在执行停止操作时调用。代码清单6-5例举了一个只包含几个服务脚本的目录。

代码清单6-5　运行级目录示例

lrwxrwxrwx 1 root root 17 Nov 25  2004 S10network -> ../init.d/network  
lrwxrwxrwx 1 root root 16 Nov 25  2004 S12syslog  -> ../init.d/syslog  
lrwxrwxrwx 1 root root 16 Nov 25  2004 S56xinetd  -> ../init.d/xinetd  
lrwxrwxrwx 1 root root 16 Nov 25  2004 K50xinetd  -> ../init.d/xinetd  
lrwxrwxrwx 1 root root 16 Nov 25  2004 K88syslog  -> ../init.d/syslog  
lrwxrwxrwx 1 root root 17 Nov 25  2004 K90network -> ../init.d/network 

在这个例子中，我们指示启动脚本在进入这个假想的运行级时开启3个服务：network、syslog和xinetd。由于以S*开头的脚本会在S*后面紧跟着数字，所以它们会按照这些数字的顺序来执行。类似地，在退出该运行级的时候，xinetd、syslog和network这3个服务依次被终止，而且也会类似地根据符号链接名中字母K后面的两位数字的大小顺序依次将这些服务停止。在真正的系统中，毫无疑问，目录下的脚本（链接）数量要多得多。你还可以为自己特定的应用程序添加相应的服务脚本。

启动init进程时会试着读取系统配置文件/etc/inittab，包含针对每个运行级及适用于所有运行级的指令。这个文件和init的行为在绝大多数Linux工作站的帮助手册里都有详细的记录，在一些关于Linux系统管理的书籍中也有详细描述。我们不打算在这里重复这些工作，而是重点着眼于开发人员如何为嵌入式系统配置inittab。至于inittab和init如何一起工作的详细说明，在大部分Linux工作站下可以通过键入man init和man inittab查看帮助手册得知。

我们来看一个简单嵌入式系统的典型inittab文件。代码清单6-6是针对一个系统的inittab简单示例，该文件只支持一个运行级，实现系统的关机和重启。

代码清单6-6　简单的inittab文件示例

# /etc/inittab  
 
# The default runlevel (2 in this example)  
id:2:initdefault:  
 
# This is the first process (actually a script) to be run.  
si::sysinit:/etc/rc.sysinit  
 
# Execute our shutdown script on entry to runlevel 0  
l0:0:wait:/etc/init.d/sys.shutdown  
 
# Execute our normal startup script on entering runlevel 2  
l2:2:wait:/etc/init.d/runlvl2.startup  
 
# This line executes a reboot script (runlevel 6)  
l6:6:wait:/etc/init.d/sys.reboot  
 
# This entry spawns a login shell on the console  
# Respawn means it will be restarted each time it is killed  
con:2:respawn:/bin/sh 

这个非常简单的inittab 脚本描述了3个不同的运行级，每个运行级都与一个脚本相关联，这些脚本必须是开发人员根据每个运行级所期望的动作而创建的。当init进程读取这个文件时，执行的第一个脚本是/etc/rc.sysinit，由标签sysinit表示。然后init进程进入运行级2，执行为运行级2定义的脚本，这个例子里即为脚本/etc/init.d/runlvl2.startup。正如代码清单6-6中的:wait:标签所示，init进程在该脚本执行完毕之前一直处于等待状态。在运行级2的脚本执行完毕后，init进程会在控制台中生成一个shell（通过符号链接/bin/sh），如代码清单6-6最后一行所示。关键词respawn指示init进程一旦检测到shell退出便重新启动shell。代码清单6-7显示了启动期间的输出信息。

代码清单6-7　启动信息示例

...  
VFS: Mounted root (nfs filesystem).  
Freeing init memory: 304K  
INIT: version 2.78 booting  
This is rc.sysinit  
INIT: Entering runlevel: 2  
This is runlvl2.startup  
 
# 

这个启动脚本示例很简单，毕竟只是为了说明其工作机制，并指导你设计自己的系统启动和关机动作。这个例子基于busybox工具，其初始化行为与前面提到的init有稍许差别，具体的差别将在第11章中详细介绍。

在一个包含Web服务器的典型嵌入式设备中，为便于维护和远程接入，我们可能会需要设备提供多个服务器。在这个例子里，我们通过inetd启用了两个服务器，支持HTTP和Telnet接入。代码清单6-8为我们假想的Web服务器设备提供了一个简单的rc.sysinit脚本。

代码清单6-8　Web服务器的rc.sysinit

#!/bin/sh  
 
echo "This is rc.sysinit"  
 
busybox mount -t proc none /proc  
 
# Load the system loggers  
syslogd  
klogd  
 
# Enable legacy PTY support for telnetd  
busybox mkdir /dev/pts  
busybox mknod /dev/ptmx c 5 2  
busybox mount -t devpts devpts /dev/pts 

在这个简单的初始化脚本中，我们首先启用了proc文件系统，第9章会详细介绍这个非常有用的子系统。接着启动了系统日志记录进程，以便捕获系统运行过程中的信息，当系统运行出现某些错误时，它能派上大用场。最后几行启用了UNIX PTY子系统支持，该子系统是本例实现Telnet服务器时所必需的。

代码清单6-9中显示了运行级2的启动脚本里的命令，这些命令启用了操作该设备所需的服务。

代码清单6-9　运行级2的启动脚本示例

#!/bin/sh  
 
echo "This is runlvl2.startup"  
 
echo "Starting Internet Superserver"  
inetd  
 
echo "Starting web server"  
webs & 

毋庸置疑，这个运行级2的启动脚本非常简单。首先我们启用了所谓的Internet超级服务器inetd，它会拦截常见的TCP/IP请求并为之创建相应的服务。在这个例子中，我们通过名为/etc/inetd.conf的配置文件启用Telnet服务，然后执行Web服务器，本例为webs。这就是该脚本的全部内容，尽管简单，不过这个配置已能支持Telnet和Web服务了。