第7章FreeBSD的启动过程
7.1概要
启动一个计算机和加载操作系统的过程通常被叫做“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计算机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，在系统启动时，当你的屏幕的文本颜色由白变灰的时候，就可以看到系统的检测信息了。
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
打开计算机和启动操作系统似乎会引起一个有趣的两难选择。根据定义，计算机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。所以如果计算机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？
这个问题与《The
Adventures of Baron Munchausen》（这是一本讲述难以置信的冒险故事的书）一书中的问题很相似。一个人沿着检修孔慢慢下去，然后通过抓住他的解靴带（bootstrap）爬上来。在计算机发展的早期，术语bootstrap被应用于加载操作系统的机制，它也可以缩短为“booting”。
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记录（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。
如果你的计算机只有安装一个操作系统，那标准的MBR将起作用。这个MBR会搜索磁盘上第一个启动slice，然后在这个slice上运行代码来加载引导操作系统余下的部分程序。
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他的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，它只知道把计算机带入一个特殊的状态，然后运行第二阶段。第二阶段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上的。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，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
其他操作系统，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，或你想替换成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ad2，在第一个SCSI磁盘da0等等。
7.3.2步骤1, /boot/boot1, 步骤2, /boot/boot2
第1和第2个步骤是在磁盘同一个区域的同一个程序的两个部分。由于磁盘空间的限制，它们被分成了两部分，但你必须要将它们安装在一起。
它们可以在启动slice的启动扇区找到。在/boot目录中的文件只是真实文件的副本，而真实文件是存储在FreeBSD文件系统外面的。
Boot1是非常简单的，它也可能只有512字节，只有FreeBSD的存储有磁盘分区信息的磁盘标签（Disklabel）比较清楚，找到它之后，就可以执行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：如果你只使用磁盘名称，如ad0，在disklabel命令中，你将创建一个危险的磁盘，没有slice。这可能不是你想要做的，所以确定在键入RETURN之前，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，它在文件系统的/boot/loader中。Loader使用一个易于使用的内建命令集来进行友好的配置，使用一个复杂的命令集，通过一个强大的接口来进行备份。
Loader的执行过程
初始化过程中，引导程序loader探测到一个控制台和一些磁盘，并且指出从哪个磁盘启动。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，最后进入系统或重新启动。一个更深入的技术讨论，你可以阅读loader的联机手册。
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启动内核。
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]
显示来自/boot/loader.help的求助信息，如果所给的主题(topic)是索引（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]
列出所有可以加载模块的设备，如果指定-v参数，那么会列出更详细的信息。
lsmod [-v]
显示已被加载的模块，如果有指定-v参数，那么更详细的信息会一起列出。
more filename
在显示的每一行用一个终止符，显示所指定的文件内容。
reboot
直接重新启动系统。
set variable, set variable=value
设置loader的环境变量。
unload
卸载所有已加载的模块。
Loader举例
这里就是一些loader使用的实际例子。
在单用户模式下启动你的普通内核：
boot -s
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
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模块来加载其他的kernel：
unload
set kernel=“kernel.old”
boot-conf
加载内核配置的脚本文件 (这是一个自动的脚本文件，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启动过程中内核的调节
一旦内核通过loader (一般来说) 或boot2 (略过执行loader)，内核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。
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重新启动顺序来完成，或在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中设置一个控制台为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的控制台代表你的控制台的安全等级是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不代表你的控制台是inscurely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。
资源配置
资源配置系统将先读取默认的配置文件/etc/defaults/rc.conf，和指定系统的详细配置/etc/rc.conf，接着按照/etc/fstab来加载文件系统，再激活网络服务，和其他的系统守护程序(daemon)，最后，执行部分程序的起始脚本（script）文件。rc联机手册是资源设置系统很好的参考。同样，直接查阅那些脚本也是个好方法。
7.6关机顺序
使用shutdown可以控制系统进行关机，init将会执行/etc/rc.shutdown这个脚本文件，然后发送TERM信号和KILL信号给所有没有及时终止的所有进程。