Linux 学习笔记(9)
九、 运行级别
1 、 Linux 系统的运行级别 (runlevel)
Linux 系统有 7 个运行级别， Linux 系统任何时候都运行在一个指定的运行级别上，不同的运行级
别所运行的程序和服务不尽相同，所要完成的工作和要达到的目的也不相同
· 运行级别 0 系统停机 (halt) 状态，系统的默认运行级别不能设为 0 ，否则不能正常启动
· 运行级别 1 单用户工作 (single user) 状态， root 权限，用于系统维护，禁止远程登陆
· 运行级别 2 多用户 (multiuser) 状态 ( 没有 NFS)
· 运行级别 3 完全的多用户 (multiuser) 状态 ( 有 NFS) ，登陆后进入控制台命令行模式
· 运行级别 4 系统未使用，保留
· 运行级别 5 X11 控制台 (xdm 、 gdm 、 kdm) ，登陆后进入图形 GUI 模式 · 运行级别 6 系统正常关闭并重启 (reboot) ，默认运行级别不能设为 6 ，否则不能正常启动
2 、运行级别的原理
在目录 /etc/rc.d/init.d 下有许多服务器脚本程序，一般称为服务 (service) ， 在 /etc/rc.d 下
有 7 个名为 rcN.d 的目录，其中 N=0-6 ，对应于系统的 7 个运行级别， rcN.d 目录下，都是
一些符号链接文件，这些链接文件都指向 init.d 目录下的 service 脚本文件，这些链接文件的命
名规则是 "K+nn+ 服务名 " 或 "S+nn+ 服务名 " ，其中 nn 为 2 位数字：
例 : rc3.d 目录下的链接文件 S80sendmail 就指向 service 脚本文件 ../init.d/sendmail
系统会根据指定的 runlevel 进入对应的 rcN.d 目录，并按照文件名顺序检索目录下的链接文件
• 对于以 K 为开头的链接文件，系统将终止对应的服务
• 对于以 S 为开头的链接文件，系统将启动对应的服务
通过这种方式来实现 " 不同的运行级别运行不同的程序和服务 "
3 、 /etc/inittab 配置文件详解
init 的进程号是 1 ，从这一点就能看出， init 进程是系统所有进程的起点， Linux 在完成核内引导以后，
就开始运行 init 程序， init 程序需要读取设置文件 /etc/inittab 。 inittab 是个不可执行的文本文件，他有若
干行指令所组成。在 Redhat 系统中， inittab 的内容如下所示 ( 以“ ###" 开始的中注释为笔者增加的 ) ：
（ 如果你改变了 inittab 文件，那么要使他立即生效，需要使用一个命令： init q ）
#
# inittab This file describes how the INIT process should set up
# the system in a certain run-level.
#
# Author: Miquel van Smoorenburg, <miquels@drinkel.nl.mugnet.org>
# Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes
#
# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:
# 0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
# 1 - Single user mode
# 2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
# 3 - Full multiuser mode
# 4 - unused
# 5 - X11
# 6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
#
### 表示当前缺省运行级别为 5(initdefault) ；
id:5:initdefault:
### 启动时自动执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 脚本 (sysinit)
# System initialization.
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2 l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
### 当运行级别为 5 时，以 5 为参数运行 /etc/rc.d/rc 脚本， init 将等待其返回 (wait)
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
### 在启动过程中允许按 CTRL-ALT-DELETE 重启系统
# Trap CTRL-ALT-DELETE
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
# When our UPS tells us power has failed, assume we have a few minutes
# of power left. Schedule a shutdown for 2 minutes from now.
# This does, of course, assume you have powerd installed and your
# UPS connected and working correctly.
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"
# If power was restored before the shutdown kicked in, cancel it.
pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"
### 在 2 、 3 、 4 、 5 级别上以 ttyX 为参数执行 /sbin/mingetty 程序，打开 ttyX 终端用于用户登录，
### 如果进程退出则再次运行 mingetty 程序 (respawn)
# Run gettys in standard runlevels
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6
### 在 5 级别上运行 xdm 程序，提供 xdm 图像方式登录界面，并在退出时重新执行 (respawn)
# Run xdm in runlevel 5
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon
以上面的 inittab 文件为例，来说明一下 inittab 的格式。其中以 # 开始的行是注释行，除了注释行之
外，每一行都有以下格式：
id:runlevel:action:process
对上面各项的周详解释如下：
1. id
id 是指入口标识符，他是个字符串，对于 getty 或 mingetty 等其他 login 程序项，需求 id 和 tty 的编
号相同，否则 getty 程序将不能正常工作。
2. runlevel
runlevel 是 init 所处于的运行级别的标识，一般使用 0 － 6 及 S 或 s 。 0 、 1 、 6 运行级别被系统保留：
其中 0 作为 shutdown 动作， 1 作为重启至单用户模式， 6 为重启； S 和 s 意义相同，表示单用户模式，
且无需 inittab 文件，因此也不在 inittab 中出现，实际上，进入单用户模式时， init 直接在控制台
（ /dev/console ）上运行 /sbin/sulogin 。在一般的系统实现中，都使用了 2 、 3 、 4 、 5 几个级别，在 Redhat
系统中， 2 表示无 NFS 支持的多用户模式， 3 表示完全多用户模式（也是最常用的级别）， 4 保留给用户
自定义， 5 表示 XDM 图像登录方式。 7 － 9 级别也是能使用的，传统的 Unix 系统没有定义这几个级别。
runlevel 能是并列的多个值，以匹配多个运行级别，对大多数 action 来说，仅当 runlevel 和当前运行级
别匹配成功才会执行。
3. action
action 是描述其后的 process 的运行方式的。 action 可取的值包括： initdefault 、 sysinit 、 boot 、 bootwait
等：
initdefault 是个特别的 action 值，用于标识缺省的启动级别；当 init 由核心激活以后，他将读取 inittab
中的 initdefault 项，取得其中的 runlevel ，并作为当前的运行级别。如果没有 inittab 文件，或其中没有
initdefault 项， init 将在控制台上请求输入 runlevel 。
sysinit 、 boot 、 bootwait 等 action 将在系统启动时无条件运行，而忽略其中的 runlevel 。
其余的 action （不含 initdefault ）都和某个 runlevel 相关。各个 action 的定义在 inittab 的 man 手册
中有周详的描述。
4. process
process 为具体的执行程序。程序后面能带参数。
第三部分：系统初始化
在 init 的设置文件中有这么一行：
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
他调用执行了 /etc/rc.d/rc.sysinit ，而 rc.sysinit 是个 bash shell 的脚本，他主要
在 init 的设置文件中有这么一行：
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
他 调用执行了 /etc/rc.d/rc.sysinit ，而 rc.sysinit 是个 bash shell 的脚本，他主要是完成一些系统初始化的
工作， rc.sysinit 是每一个运行级别都要首先运行的重要脚本。他主要完成的工作有：激活交换分区，检
查磁盘，加载硬件模块及其他一些需要优先执行任务。 rc.sysinit 约有 850 多行，不过每个单一的功能还是比较简单，而且带有注释，建议有兴趣的用户能自行
阅读自己机器上的该文件，以了解系统初始化所周详情况。由于此文件较长，所以不在本文中列出来，
也不做具体的介绍。
当 rc.sysinit 程序执行完毕后，将返回 init 继续下一步。
第四部分：启动对应运行级别的守护进程
在 rc.sysinit 执行后，将返回 init 继续其他的动作，通常接下来会执行到 /etc/rc.d/rc 程序。以运行级别 5
为例， init 将执行设置文件 inittab 中的以下这行：
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
这一行表示以 5 为参数运行 /etc/rc.d/rc ， /etc/rc.d/rc 是个 Shell 脚本，他接受 5 作为参数，去执行 /etc/rc.d
/rc5.d/ 目录下的所有的 rc 启动脚本， /etc/rc.d/rc5.d/ 目录中的这些启动脚本实际上都是一些链接文件，
而不是真正的 rc 启动脚本，真正的 rc 启动脚本实际上都是放在 /etc/rc.d/init.d/ 目录下。而这些 rc 启动
脚本有着类似的用法，他们一般能接受 start 、 stop 、 restart 、 status 等参数。
/etc/rc.d/rc5.d/ 中的 rc 启动脚本通常是 K 或 S 开头的链接文件，对于以以 S 开头的启动脚本，将以 start
参数来运行。而如果发现存在相应的脚本也存在 K 打头的链接，而且已处于运行态了 ( 以 /var/lock/subsys/
下的文件作为标志 ) ，则将首先以 stop 为参数停止这些已启动了的守护进程，然后再重新运行。这样做
是为了确保是当 init 改动运行级别时，所有相关的守护进程都将重启。
至于在每个运行级中将运行哪些守护进程，用户能通过 chkconfig 或 setup 中的 "System Services" 来自行
设定。常见的守护进程有：
amd ：自动安装 NFS 守护进程
apmd: 高级电源管理守护进程
arpwatch ：记录日志并构建一个在 LAN 接口上看到的以太网地址和 IP 地址对数据库
autofs ：自动安装管理进程 automount ，和 NFS 相关，依赖于 NIS
crond ： Linux 下的计划任务的守护进程
named ： DNS 服务器
netfs ：安装 NFS 、 Samba 和 NetWare 网络文件系统
network ：激活已设置网络接口的脚本程序
nfs ：打开 NFS 服务
portmap ： RPC portmap 管理器，他管理基于 RPC 服务的连接
sendmail ：邮件服务器 sendmail
smb ： Samba 文件共享 / 打印服务
syslog ：一个让系统引导时起动 syslog 和 klogd 系统日志守候进程的脚本
xfs ： X Window 字型服务器，为本地和远程 X 服务器提供字型集
Xinetd ：支持多种网络服务的核心守护进程，能管理 wuftp 、 sshd 、 telnet 等服务
这些守护进程也启动完成了， rc 程序也就执行完了，然后又将返回 init 继续下一步。
第五部分：建立终端
rc 执行完毕后，返回 init 。这时基本系统环境已设置好了，各种守护进程也已启动了。 init 接下来会打
开 6 个终端，以便用户登录系统。通过按 Alt+Fn(n 对应 1-6) 能在这 6 个终端中转换。在 inittab 中的以下
6 行就是定义了 6 个终端：
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6 从上面能看出在 2 、 3 、 4 、 5 的运行级别中都将以 respawn 方式运行 mingetty 程序， mingetty 程序能打
开终端、设置模式。同时他会显示一个文本登录界面，这个界面就是我们经常看到的登录界面，在这个
登录界面中会提示用户输入用户名，而用户输入的用户将作为参数传给 login 程序来验证用户的身份。
第六部分：登录系统，启动完成
对于运行级别为 5 的图像方式用户来说，他们的登录是通过一个图像化的登录界面。登录成功后能直接
进入 KDE 、 Gnome 等窗口管理器。而本文主要讲的还是文本方式登录的情况：
当我们看到 mingetty 的登录界面时，我们就能输入用户名和密码来登录系统了。
Linux 的账号验证程序是 login ， login 会接收 mingetty 传来的用户名作为用户名参数。然后 login 会
对用户名进行分析：如果用户名不是 root ，且存在 /etc/nologin 文件， login 将输出 nologin 文件的内容，
然后退出。这通常用来系统维护时防止非 root 用户登录。只有 /etc/securetty 中登记了的终端才允许 root
用户登录，如果不存在这个文件，则 root 能在所有终端上登录。 /etc /usertty 文件用于对用户作出附加
访问限制，如果不存在这个文件，则没有其他限制。
在分析完用户名后， login 将搜索 /etc/passwd 及 /etc/shadow 来验证密码及设置账户的其他信息，比如：
主目录是什么、使用何种 shell 。如果没有指定主目录，将默认为根目录；如果没有指定 shell ，将默认
为 /bin/bash 。
login 程序成功后，会向对应的终端在输出最近一次登录的信息 ( 在 /var/log/lastlog 中有记录 ) ，并检查用
户是否有新邮件 ( 在 /usr/spool /mail/ 的对应用户名目录下 ) 。然后开始设置各种环境变量：对于 bash 来说，
系统首先寻找 /etc/profile 脚本文件，并执行他；然后如果用户的主目录中存在 .bash_profile 文件，就执
行他，在这些文件中又可能调用了其他设置文件，所有的设置文件执行后后，各种环境变量也设好了，
这时会出现大家熟悉的命令行提示符，到此整个启动过程就结束了。
4 、相关命令
4.1 、查看当前系统运行等级
[root@test ~]# runlevel
N 5
//’N’ 代表先前的 Runlevel; ‘5’ 代表目前的 Runlevel
4.2 、切换系统运行等级
#init N
// 切换到运行级别 N
# init 0
// 关机
# init 6
// 重启动系统