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3. Bootdisks与开机流程 -- Bootdisks and the boot process

bootdisk 基本上是放在软盘片内的一个小型而自足的 Linux 系统。它必须执行许多和完整又 full-size 的 Linux 系统相同的功能。在建造 bootdisk 之前,你应该了解基本的 Linux 开机流程。我们在此只做基本的介绍,但已足够让你了解本文之后的内容。很多细节与替代选项已被省略。

3.1 开机流程 -- The boot process

所有 PC 系统开始开机流程都是藉由执行 ROM (明确地说,就是 BIOS) 中的程序,从开机磁盘机的第 0 磁区、第 0 磁柱载入可供开机的磁区。开机磁盘机通常是第一台软盘机 (如 DOS 的 A槽 与 Linux 的 /dev/fd0)。接著 BIOS 会尝试执行这个磁区。在大部分可开机的 disks 上,第 0 磁区、第 0 磁柱包含以下两者之一:

如果一个 Linux kernel 已利用 raw-copied 的方式置入一张磁片内,那么这张磁片的第一个磁区就是 Linux kernel 本身的第一个磁区。这个磁区将从开机设备载入 kernel 的剩余部分以继续开机流程。

一旦 kernel 载入完毕,一些基本设备也完成初始化 (initialization) 。然后系统将尝试从某个设备载入以及挂上 (mount) root filesystem 。所谓的 root filesystem 只是一个被挂上当作 ``/'' 目录的 filesystem 。 kernel 必须被告知可从哪里找到此 root filesystem ;如果 kernel 在那里找不到一个可载入的影像档 (image) ,系统就会停止运作 (halt) 。

在某些开机情况下 -- 常常是从软盘片开机 -- root filesystem 会被载入到 ramdisk 中,也就是被系统所存取的 RAM ,如同系统存取磁盘一般。为何系统会载入到 ramdisk 的理由有二。第一, RAM 是几个比软盘片快的有序磁性体,所以系统在其上运作较快; 第二, kernel 可以从软盘片载入一个 压缩的filesystem 并且在解压缩后放到 ramdisk 上,如此可让更多的文档储存在软盘片上。

一旦 root filesystem 被载入并挂上,你会看到一行信息像:

        VFS: Mounted root (ext2 filesystem) readonly.

此时系统会在 root filesystem 上找到 init 程序 ( 在 /bin or /sbin) 并执行它。 init 读取它的组态设定档 (configuration file) /etc/inittab ,找出档中标明 sysinit 的一行,并执行被指名的script。这个 sysinit script 通常类似 /etc/rc 或 /etc/init.d/boot 这两个档。这个 script 是一组建立基本系统服务的 shell 指令,诸如:

这个 script 常会启动其它各种不同的 scripts 执行模块的 (modular) 初始化。举例来说,在一般的 SysVinit 架构下, /etc/rc.d/ 这个目录包含一个复杂的子目录架构,其中的文档指出如何启动与关闭大部分的系统服务。然而,在一张 bootdisk 上,这样的 sysinit script 常常是非常简单的。

当 sysinit script 结束后,控制权回到 init 上,接著进入 预设的runlevel ,此预设的 runlevel 以 initdefault 这个关键字被指定在 inittab 内。此 runlevel line 通常指定一个像 getty 的程序,这个程序负责处理 console 与 ttys 之间的通讯。事实上,就是 getty 程序在萤幕上印出熟悉的 ``login:'' 提示。 getty 程序并转而呼叫 login 程序以处理 login 是否有效,并于之后建立 user sessions 。

3.2 磁盘类型 -- Disk types

如果你已了解基本的开机流程,那么我们现在可以定义所涉及到之各种不同类型的磁盘。我们将磁盘分类成四种。本文与在此讨论所称之 ``磁盘 (disk)'' 除非有特别声明,否则都是指软盘片,虽然绝大部分的讨论也同样可应用在硬盘上。

boot

一张包含可被启动之 kernel 的磁片。这张磁片被用来启动 kernel ,接著这个 kernel 会载入在另一张磁片上的 root file system 。在 bootdisk 上的 kernel 通常必须被告知到哪去找它的 root filesystem 。

bootdisk 常会从另一张磁片载入一个 root filesystem ,但是相反地, bootdisk 也有可能被设定成载入硬盘的 root filesystem 。一般在测试新 kernel 时会这样做 (事实上, ``make zdisk'' 会自动地从 kernel 的原始码制造出这样的一张 bootdisk 。

root

在其 filesystem 上包含运作 Linux 系统必备文档的一张磁片。这张磁片不一定有 kernel 或 boot loader 。

一旦 kernel 被启动后, root disk 就可以独立于其它磁片来运作系统。通常 root disk 的内容会被自动地 copy 到 RAM 而成为 ramdisk 。这使得 root disk 的存取变得更为快速,而且可释放一台软盘机给工具程序磁片 (utility disk)。

boot/root

一张同时包含 kernel 与 root filesystem 的磁片。换句话说,这张磁片包含不用硬盘而能启动与运作 Linux 系统之所有必备项目。这种磁片的优点在于简单轻便 -- 每一项必备的东西都放在同一张磁片上。然而,随著文档 size 的逐渐增加,让所有东西都存在同一张磁片上就越显困难,甚至利用压缩也一样。

utility

一张包含 filesystem 的磁片,但是并不是要挂上做为 root file system 来使用。这张磁片可视为额外的资料片 (data disk) 。你可以利用这种磁片把原本过多而不能放在 root disk 上的工具程序放在其上。

一般而言,当我们提及 ``建造一张 bootdisk'' 时,是指造出 boot ( kernel ) 与 root (files) 这两个部分。这两个部分不是放在一起 (一张单张的boot/root disk) ,就是两张分开的磁片 (boot + root disks) 。对救援磁片而言最具弹性之做法,可能是使用两张分开的 boot 与 root 磁片,再加上一张或多张的 utility diskettes 以处理多出来的东西。


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