FreeBSD handbook中文版 7 FreeBSD 的启动过程

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7 FreeBSD 的启动过程
7.1 概要
7.2 启动中的问题
7.3 MBR,启动步骤1、2 和3
7.4 启动时内核的调节
7.5 Init: 进程控制初始化
7.6 关机程序
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第7 章FreeBSD 启动过程
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(翻译中出现的任何问题或错误，请广大读者及时反馈给我：freebsdhandbook@163.com)
7.1 概要
启动一个电脑和加载操作系统的过程被叫做“bootstrap process”或简单地叫
“booting” 。FreeBSD 的启动过程提供了许多弹性来适应实际的变化，允许你选择启动在
同一台电脑上安装的不同操作系统，或是同一操作系统的不同版本。
这章将比较细致地对你可能会涉及到的配置选项和如何定制FreeBSD 的启动过程作一
个描述。这包括内核启动前会发生的每一件事情，探测设备，启动init 。如果你不十分有
把握的话，当你的屏幕的文本颜色由白变灰的时候，你就可以看到系统检测信息了。
阅读完这章，你将了解到：
FreeBSD 的bootstrap 系统有哪些组件，它们如何互相影响。.
在启动FreeBSD 时你可以给组件哪些选项来控制启动过程。.
注意: 这章将只描述运行在Intel x86 系统上的启动过程。
7.2 启动过程中的问题
打开电脑和启动操作系统似乎会引起一个两难的选择。根据定义，电脑在操作系统启动
之前是不知道如何做事的。这包括从磁盘运行程序。所以如果电脑没有操作系统就不能运行
程序，那操作系统是如何启动的呢？
在x86 系统中，主要由基本输入输出系统（BIOS）来负责加载操作系统。BIOS 首先检
查磁盘的主引导区（MBR），它是在磁盘的一个比较特殊的地方。BIOS 加载和运行MBR，而
MBR 能完成加载操作系统以外的任务。
如果你只有一个操作系统安装在电脑上，那标准的MBR 将起作用。这个MBR 会搜索磁盘
上的启动slice，然后在这个slice 上运行代码来加载引导操作系统的余下的部分程序。
第1 页FreeBSD 使用手册
如果你在磁盘上安装了多个操作系统，你可以安装一个不同的MBR，MBR 可以显示一个
不同操作系统的列表，允许你选择一个启动。FreeBSD 使用这样的MBR，其他操作系统也会
提供其它的MBR 。
FreeBSD 的bootstrap 系统的其余部分被分成三个阶段。第一个阶段是运行MBR，它只
知道把电脑带入一个特殊的状态，然后运行第二阶段。第二阶段要执行的程序要多一点。第
三阶段就完成加载操作系统的任务。这个工作被分成三个阶段是因为PC 的标准限制了程序
的大小。这一系列串起来的任务允许FreeBSD 提供一个比较灵活的加载程序。
内核启动后，就会探测设备并对它们进行初始化，一旦内核启动过程完成，内核就把控
制权交给用户处理进程init，它可以确定磁盘是否处于可用状态。Init 接着就启动用户级
资源配置来加载文件系统，设置网卡来激活网络，接着就启动所有的通常在FreeBSD 一运行
就启动的进程。
7.3 MBR 启动步骤1、2 和3
7.3.1 MBR, /boot/boot0
FreeBSD MBR 是驻留在/boot/boot0 。这是MBR 的一个拷贝，因为真正的MBR 必须被放
置在磁盘的一个特殊部分，在FreeBSD 区域的外面。boot0 非常简单，在主引导区的程序可
能只有512 个字节。如果你已经安装了FreeBSD 的MBR，而且还安装了多个操作系统，你将
会在启动时看到一个比较熟悉的画面。
例7-1. boot0 画面
F1 Dos
F2 FreeBSD
F3 Linux
F4 ??
F5 Drive 1
Default: F2
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其它操作系统，如Windows 95，会用自己的MBR 来改写已存在的MBR 。如果碰到这样的
事，或你想替换FreeBSD 的MBR，你可以使用下面的命令：
# fdisk -B -b /boot/boot0 device
这儿的device是你用来启动的设备，如第一个IDE 磁盘ad0,在第二个IDE 控制器上的
第一个磁盘，在第一个SCSI 磁盘da0 等等。
7.3.2 步骤1, /boot/boot1, 步骤2, /boot/boot2
Boot1 可以在引导分区的引导扇区上找到，它无论是在boot0 上，或是在MBR 上的其它
程序都能找到这样的程序继续启动进程。
Boot1 是非常简单的，它也可能只有512 字节，只是表明了FreeBSD 的存储有磁盘分区
信息的磁盘标签（Disklabel），找到它之后，就会执行boot2 。
Boot2 稍微有点复杂，它记录着FreeBSD 的文件系统以便于在它上面找到文件，另外它
也提供了一个选择可运行的内核或引导程序的简单接口。Loader 还要复杂一点，它提供了
一个易于使用的启动配置信息，通常boot2 之后就是运行它了，但以前它可以直接运行内核。
例7-2. boot2 画面
>> FreeBSD/i386 BOOT
Default: 0:ad(0,a)/kernel
boot:
如果你需要替换已安装的boot1 和boot2，可以使用disklabel 。
# disklabel -B diskslice
diskslice是启动系统的磁盘和slice 的地方，如ad0s1,在第一个IDE 磁盘的第一个
slice 上。
危险的模式：如果你使用了刚才的磁盘名称，如ad0，在disklabel 命令中，你将创建
一个危险的磁盘，没有slices 。这可能不是你想要做的，所以确定你在键入RETURN 之前，
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你已反复检查了命令disklabel 。
7.3.3 步骤3，/boot/loader
引导程序loader 是三步中的最后一步，它可能在/boot/loader 。Loader 有一个非常友
好的配置方法，使用一个易于使用的内建命令，通过一个强大的接口来备份。
7.3.3.1 Loader 的执行过程
初始化过程中，引导程序探测到一个控制台和一些磁盘，计算出从哪个磁盘启动。因此，
它可以设置成可变化的，然后解释程序就开始启动，命令就会被解释执行。
最后，默认情况下启动程序停顿10 秒钟（当然你可以按任意键继续），然后启动内核。
如果进程被打断了，用户可以使用命令来调整参数，卸载或装载模块，最后启动或重新启动。
一个更深入的技术讨论，你可以阅读loader 的联机手册。
7.3.3.2 Loader 内建命令
这些命令集包括：
autoboot seconds
在规定的时间内不被打断的话，继续启动内核。如果显示一个倒计时，默认的时间
是10 秒钟。
boot [-options] [kernelname]
直接配合所给的参数加载内核。
boot-conf
在启动时，使用自动的变量配置模块，这只在你先用unload 时才有意义，并改变一
些变量，通常是kernel 。
help [topic]
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显示来自/boot/loader.help 的求助信息，如果所给的主题(topic)是index，那就
显示所有的主题列表。
include filename ...
执行所给的文件，这文件将被读入并一行一行地执行，一旦有错误发生就直接停止
这个inlucde 命令。
load [-t type] filename
加载kernel，kernel 模块或原先指定的文件类型，再接着文件名。任何跟在文件之
后的参数都将会传给这个文件来执行。
ls [-l] [path]
列出在给定路径中的文件。如果没有指定路径，将显示root 目录的文件列表。如果
有附加-l 参数，那么将一起显示文件大小。
lsdev [-v]
列出所有可以加载module 的设备，如果指定-v 参数，那么会列出更详细的信息
lsmod [-v]
显示已被加载的module，如果有指定-v 参数，那么更详细的信息会一起列出。
more filename
显示所指定的文件内容，并在每LINES (环境变量) 暂停。
reboot
直接重新启动机器。
set variable, set variable=value
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设置loader 的环境变量。
unload
卸载所有被加载的module 。
7.3.3.3 Loader 举例
这里就是一些loader 使用的实际例子。
1，在单用户模式下启动你的普通内核：
boot -s
2，卸载你的普通内核和模块，然后仅仅引导你的旧（或另一个）内核：
unload
load kernel.old
3，你可以使用kernel.GENERIC，这是安装光盘上的通用kernel，或是kernel.old，
这是你上一个安装的kernel (如果你有升级或重新配置你自己的kernel 的话) 。
注意: 照着下列的步骤可以配合原先的module 来加载其它的kernel：
unload
set kernel=”kernel.old”
boot-conf
4，加载内核配置的script 文件(这是一个自动的script 文件，用来执行你在kernel
启动阶段所要执行的命令)：
load -t userconfig_script
/boot/kernel.conf
7.4 启动时内核的调节
一旦kernel 通过loader (一般来说) 或boot2 (略过执行loader)，kernel 将会
检查它的启动标记，如果有，就开始按照标记做一些必要的调节。
7.4.1 内核启动标记
这儿是一些启动标记：
a
在内核初始化期间，询问要使用哪一个设备作为root 文件系统
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C
从CDROM 启动
c
运行UserConfig，启动时的内核配置
s
从单用户模式启动
v
在内核启动期间更详细的信息
7.5 Init:过程控制初始化
内核一旦启动完成，它就把控制权转交给用户层命令init，它就在/sbin/init 中，在
loader 中，程序路径可以通过init_path 指定。
7.5.1 自动重新启动
这个程序会确定系统将要使用的文件系统是存在的。如果不存在，那么fsck 就不能正
常地被执行去修复磁盘驱动器，接着init 将把系统切换成单用户模式，系统管理者就可以
在这时候直接处理这个错误。
7.5.2 单用户模式
这个模式能够通过自动启动顺序来延伸，或用户启动时通过加上-s 选项，或在loader
中设置boot_single 。它也可以不重新启动通过呼叫shutdown 来达到，或在多用户模式下
加上-h 选项。如果系统控制台console 被设置成insecure，那在开始单用户模式之前，系
统就要求键入root 密码。
例如7-3. 在/etc/ttys 中设置一个console 为insecure
# name getty type status comments
#
# This entry needed for asking passWord when init goes to single-user mode
# If you want to be asked for password, change “secure” to “insecure” here
console none unknown off insecure
注意: 一个insecure 的console 代表你的console 的安全等级是insecure 的，并且
确定如果有人要进入单用户模式，就要输入root 密码，请注意，insecure 不代表你的
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console 是inscure 的，而是，如果你要多一点的安全防护，请选择insecure，而不是secure 。
7.5.3 多用户模式
如果init 正确地找到了你的文件系统，或结束了单用户模式，系统就会进入多用户模
式，并开始系统的资源配置。系统将先执行默认的配置文件/etc/defaults/rc.conf，和系
统的详细配置/etc/rc.conf，接着按照/etc/fstab 来加载文件系统，再激活网络服务，和
其它的系统守护程序(daemon)，最后，执行部分程序的起始script 文件。rc 是个参考资源
设置系统的好地方，同样，直接查阅那些scripts 也是个好方法。
7.6 关机程序
使用shutdown 可以控制系统进行关机，init 将会执行/etc/rc.shutdown 这个script
文件，接着输出终止(terminate) 信号给所有的程序，这时如果有无法终止的程序，那么就
使用kill 来杀死信号。