嵌入式linux init系统（busybox init）

（一）System V init

首先我们来讨论PC上运行的Linux系统，它启动后从BIOS开始，进入bootloader，有bootloader加载内核，进入内核初始化。内核启动的最后一步就是创建一个pid为1的init进程。这是系统的第一个进程，它负责生产其他所有用户进程，因此它是所有其他进程的祖先。

Linux如果仅仅将内核运行起来，实际上对用户来说没有任何可操作性，所以需要init进程进行系统的初始化工作，来把操作系统带入可操作状态。init 以守护进程的方式存在，它会按照inittab中定义的行为来工作。init进程要负责产生子进程来进行系统的初始化工作，从而让计算机系统进入某种用户预订的运行模式。这些工作包括:设置机器名、检查和安装磁盘及文件系统、启动系统日志、配置网络接口并启动网络和邮件服务，启动打印服务等。

大多数 Linux 发行版的 init 系统是和 System V 相兼容的，被称为 sysvinit。这是人们最熟悉的 init 系统。当然也有一些发行版采用了更新的init系统，比如upstart和systemd。本文将只介绍sysvinit这种类型，它是大家最熟悉和常见的类型。

SysVinit 运行非常良好，概念简单清晰。它主要依赖于 Shell 脚本，这就决定了它的最大弱点：相对其他两种init系统启动较慢。

init进程的执行主要依赖于inittab配置文件，而其中有一个重要的概念就是运行模式。Sysvinit用术语 runlevel 来定义”运行模式”，而在inittab中，是使用initdefault指定一个默认的运行级别，如果 inittab文件中没有包含initdefault的记录项，则在系统启动时请求用户为它指定一个初始运行级别。

Sysvinit通常把系统运行模式分为8种，即运行模式0~6和S，其中的S模式是用来简单的启动系统。不同的Linux发行版对于运行模式的定义都不太一样，不过0,1,6这三种模式却得到大家的一致认可。

模式0：代表关机

模式1：代表单用户模式

模式6：代表重启

这个运行级别将决定系统按照那种runlevel来进行初始化操作，而针对每个运行级别，inittab还需要定义相应的执行脚本，由此进行不同的初始化操作。

inittab文件中每一记录都从新的一行开始，每个记录项最多可有512个字符，每一项的格式通常如下所示：

id:runlevels:action:process

解释：

id

该字段是最多4个字符的字符串，用来标志该项记录。

runlevels

该字段定义该记录项被调用时的运行级别，可以由一个或多个运行级别构成，空则代表运行级别0～6。当请求init改变运行级别时，那些runlevels字段中不包括新运行级别的进程将会被杀死（先收到SIGTERM信号，然后是SIGKILL信号）;

action

该字段告诉init进程要执行的动作，即如何处理process字段指定的进程，会在后面详细解读。

action字段允许的值及对应的动作:

(1)respawn:如果process字段指定的进程不存在，则启动该进程，init不等待处理结束，而是继续扫描inittab文件中的后续进程，当这样的进程终止时，init会重新启动它，如果这样的进程已存在，则什么也不做。

(2)wait:启动process字段指定的进程，并等到处理结束才去处理inittab中的下一记录项。

(3)once:启动process字段指定的进程，不等待处理结束就去处理下一记录项。当这样的进程终止时，也不再重新启动它，在进入新的运行级别时，如果这样的进程仍在运行，init也不重新启动它。

(4)boot:只有在系统启动时，init才处理这样的记录项，启动相应进程，并不等待处理结束就去处理下一个记录项。当这样的进程终止时，系统也不重启它。

(5)bootwait:系统启动后，当第一次从单用户模式进入多用户模式时处理这样的记录项，init启动这样的进程，并且等待它的处理结束，然后再进行下一个记录项的处理，当这样的进程终止时，系统也不重启它。

(6)powerfail:当init接到断电的信号(SIGPWR)时，处理指定的进程。

(7)powerwait:当init接到断电的信号(SIGPWR)时，处理指定的进程，并且等到处理结束才去检查其他的记录项。

(8)off:如果指定的进程正在运行，init就给它发SIGTERM警告信号，在向它发出信号SIGKILL强制其结束之前等待5秒，如果这样的进程不存在，则忽略这一项。

(9)ondemand:功能通respawn，不同的是，与具体的运行级别无关，只用于runlevels字段是a、b、c的那些记录项。

(10)sysinit:指定的进程在访问控制台之前执行，这样的记录项仅用于对某些设备的初始化，目的是为了使init在这样的设备上向用户提问有关运行级别的问题，init需要等待进程运行结束后才继续。

(11)initdefault:指定一个默认的运行级别，只有当init一开始被调用时才扫描这一项，如果runlevels字段指定了多个运行级别，其中最大的数字是默认的运行级别，如果runlevels字段是空的，init认为字段是0123456，于是进入级别6，这样便陷入了一个循环，如果 inittab文件中没有包含initdefault的记录项，则在系统启动时请求用户为它指定一个初始运行级别。

process

指定要执行的程序或者脚本。

我们接下来介绍两个例子：

This is an example of a inittab which resembles the old Linux inittab,This inittab file executes /etc/rc during boot and starts gettys on tty1-tty4.

# inittab for linux
id:1:initdefault:
rc::bootwait:/etc/rc
1:1:respawn:/etc/getty 9600 tty1
2:1:respawn:/etc/getty 9600 tty2
3:1:respawn:/etc/getty 9600 tty3
4:1:respawn:/etc/getty 9600 tty4

这个例子是一个老的Linux中的启动流程。initdefault指定了运行模式为1，而bootwait指定了一个脚本/etc/rc，这个脚本中会读取当前所处的运行级别，根据不同的运行级别来进行初始化操作。

当然了，我们也可以自定义更复杂启动流程，比如：

# Level to run in
id:2:initdefault:

# System initialization before anything else.
si::sysinit:/etc/rc.d/bcheckrc

# Runlevel 0,6 is halt and reboot, 1 is maintenance mode.
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc.halt
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc.single
l2:2345:wait:/etc/rc.d/rc.multi
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc.reboot

# What to do at the "3 finger salute".
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t5 -rf now

# Runlevel 2&3: getty on console, level 3 also getty on modem port.
1:23:respawn:/sbin/getty tty1 VC linux
2:23:respawn:/sbin/getty tty2 VC linux
3:23:respawn:/sbin/getty tty3 VC linux
4:23:respawn:/sbin/getty tty4 VC linux
S2:3:respawn:/sbin/uugetty ttyS2 M19200

一般Linux发行版的初始化过程会通过在inittab中的配置和脚本的嵌套调用来执行如下几个脚本，按照顺序分别是：

/etc/rc.d/rc.sysinit
/etc/rc.d/rcX.d/ (X 代表运行级别 0-6)
/etc/rc.d/rc.local

rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里

（二）嵌入式busybox init

以上这些都是介绍的标准的linux System V的标准的init系统，而对于使用busybox init的嵌入式系统而言，还是有一些区别的。

BusyBox是嵌入式的一个工具包，除了提供基础的命令以外，还支持init功能，如同其它的init一样，busybox的init也是完成系统的初始化工作，关机前的工作等等。

嵌入式linux系统的内核启动之后，会找到根文件系统里面的init程序并执行它，BusyBox的init进程会依次进行以下工作：

1.  为init设置信号处理过程
2.  初始化控制台
3.  解析/etc/inittab文件
4.  执行所有的sysinit命令，缺省情况下会使用/etc/init.d/rcS（动作类型：sysinit）
5.   执行所有的wait命令（动作类型：wait）
6.   执行所有的once命令（动作类型：once）

完成以上工作后init进程便会循环执行以下进程：

1.执行所有终止时必须重新启动的inittab命令(动作类型：respawn）
2.执行所有终止时必须重新启动但启动前必须询问用户的inittab命令（动作类型：askfirst)

和上面的介绍一样，inittab文件中每一行的格式如下所示：

id:runlevel:action:process

尽管此格式与传统的Sytem V init类似，但是其中的含义还是有些不同的：

（1）id：对BusyBox而言，id用来指定启动进程的控制tty。如果所启动的进程并不是可以交互的shell，例如BusyBox的sh（ash），应该会有个控制tty，如果控制tty不存在，Busybox的sh会报错。

（2）runlevel：BusyBox将会完全忽略runlevel字段，该字段为了和传统的Sytem V init格式保持一致而保留，一般空着它即可。
（3）process字段用来指定所执行程式的路径，包括命令行选项。
（4）action字段用来指定下面的8个可应用到process的动作之一。

action的定义是和sysvinit不同的，具体如下所示：

（1）sysinit

系统起来后首先运行的程序，init进程需要等待该动作完成以后才能继续

（2）respawn

每当相应的进程终止执行便会重新启动

（3）askfirst

类似respawn，不过它的主要用途是减少系统上执行的终端应用程序的数量。它将会促使init在控制台上显示“Please press Enter to active this console”的信息，并在重新启动之前等待用户按下enter键

（4）wait

告诉init必须等到相应的进程完成之后才能继续执行

（5）once

仅执行相应的进程一次，而且不会等待它完成

（6）ctratldel

当按下Ctrl+Alt+Delete组合键时，执行相应的进程

（7）shutdown

当系统关机时，执行相应的进程

（8）restart

当init重新启动时，执行相应的进程，通常此处所执行的进程就是init本身

举个示例：

::sysinit:/etc/init.d/rcS
tty2::askfirst:-/bin/sh
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
::shutdown:/sbin/swapoff -a
::shutdown:/bin/umount -a -r
::restart:/sbin/init