Linux 關機命令分析
 
任橋偉
MSN：ilttv@hotmail.com 
Email：ilttv@163.com
 
linux下有關關機重啟的命令主要有：shutdown、reboot、halt、poweroff、telinit、init。它們
都可以達到關機或重啟的目的，但是每個命令的工作流程并不一樣。它們都由軟件包sysvinit產生，
你可以從網上下載它的源碼來分析各個命令的流程，同時，sysvinit也包含了與登陸等有關的命令。
下面分析sysvinit-2.86軟件包的源碼，同時參考它們的手冊來對它們深入了解。
 
1、 從Makefile可以知道， 上面的命令并不都是互相獨立的， poweroff、 reboot是halt的鏈接， telinit
是init的鏈接。
   ln -sf halt $(ROOT)/sbin/reboot
  ln -sf halt $(ROOT)/sbin/poweroff
  ln -sf init $(ROOT)/sbin/telinit
在終端輸入
  # ls -l /sbin/poweroff
  # ls -l /sbin/reboot
  # ls -l /sbin/telinit
也可以看到上面的結果。
 
2、halt。
 參數說明：
 [-n] 防止sync系統調用﹐它用在用fsck修補根分區之后﹐以阻止內核用老版本的超級塊
〔superblock〕覆蓋修補過的超級塊。 
    [-w] 并不是真正的重啟或關機﹐只是寫wtmp〔/var/log/wtmp〕紀錄。 
    [-d] 不寫wtmp紀錄〔已包含在選項[-n]中〕。 
    [-f] 沒有調用shutdown而強制關機或重啟（halt/reboot）。 
 [-h] 使硬盤處于standby模式。
    [-i] 關掉所有的網絡接口。 
    [-p] 該選項為缺省選項。就是關機時調用poweroff。
 
前面已經知道，poweroff、reboot是halt的鏈接，halt會首先判斷用戶執行的是否是poweroff和
reboot中的一個。如果執行的是poweroff，則等效于-p參數，執行reboot的情況將在下面說明。
 
解析命令行參數后，會調用geteuid系統調用判斷是否為root用戶，如果為普通用戶，halt退出。
 
接下來即是針對不同的參數執行不同操作的過程。首先是不帶任何參數的情況（或者參數中不含-w
或-f），halt會通過INIT_VERSION和RUNLEVEL環境變量，或者讀取/var/run/utmp文件（通過linux
的用戶組函數）獲得系統所在的運行級。如果系統不在0和6運行級，會判斷執行的是否reboot，如
果用戶執行reboot，則調用"shutdown -r"；否則執行"shutdown -h"。
 
其它情況下，都是通過調用reboot系統調用來達到關機或重啟的目的，有關reboot系統調用，可以
使用man 2 reboot命令查看它的手冊。如果開啟了CTRL-ALT-DEL，同時按下CTRL-ALT-DEL時，會調
用reboot(RB_ENABLE_CAD)重啟；如果用戶執行的是poweroff命令，會調用reboot(RB_POWER_OFF)
關機。
 
按照默認設置，/etc/inittab文件指定你的系統可在控制臺使用CTRL-ALT-DEL鍵組合來關閉并重啟系統。如果你想完全禁止這個功能，需要將/etc/inittab文件中下面一行注釋掉：
 ca:12345:ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t1 -a -r now
上面命令里的-a選項通知shutdown命令尋找/etc/shutdown.allow文件， 并把CTRL-ALT-DEL的功能限
定給某些用戶。詳見shutdown命令部分。
 
3、運行級。
所謂運行級別是一種系統軟件環境配置，在此特定的環境中只允許某一組選定的進程存在。  init 給
不同的運行級別派生的進程在 /etc/inittab  文件中定義。  Init  可以啟動到8個不同的運行級別上：
0-6 和 S 或 s。運行級別可以由超級用戶通過 telinit 命令來轉換，此命令可以將轉換信號傳遞
給 init，告訴它切換到哪個運行級別。
 
運行級別0，1，和 6為系統保留的專用運行級別。運行級別 0 用來關機，運行級別 6 用來重啟，
運行級別 1 用來使計算機進入單用戶模式。運行級別 S 不是給我們直接使用的，更多是為進入運
行級別 1 時運行某些可執行腳本時被調用。
 
運行級 7-9 雖然在文檔中說明，但也可以使用。不使用它們的原因只是因為"傳統" Unix 變種不使
用這些運行級別。另外，運行級別 S 和運行級別 s 實際上是相同的，它們只是系統內同一運行級
別的兩個不同的別名而己。
 
可以使用sysvinit包的runlevel命令獲得系統當前的運行級，不用加任何參數，直接在終端執行
runlevel即可（也是通過用戶組相關的函數讀取/var/run/utmp文件獲得）。下面是幾個運行級的簡
單介紹：
 # 0 - 關機（千萬不要把initdefault 設置為0 ）
 # 1 - 單用戶模式
 # 2 - 多用戶，但是沒有 NFS 
 # 3 - 完全多用戶模式
 # 4 - 沒有用到
 # 5 - X11 
 # 6 - 重啟（千萬不要把initdefault 設置為6 ）
 
4、shutdown。
shutdown 命令可以安全地關閉或重啟Linux系統，它在系統關閉之前給系統上的所有登錄用戶提示
一條警告信息。該命令還允許用戶指定一個時間參數，可以是一個精確的時間，也可以是從現在開
始的一個時間段。所有進程都將接收到 SIGTERM 信號。這可以使 vi 等程序有時間將處于編輯狀態
的文件進行存儲，郵件和新聞程序進程則可以將所有緩沖池內的數據進行適當的清除等等。
shutdown 通過通知 init 進程，要求它改換運行級別來實現。運行級別 0 用來關閉系統，運行級
別 6 用來重啟系統，運行級別 1 用來使系統進入執行系統管理任務狀態，如果沒有給出 -h 或 -r
參數時，這是 shutdown 命令的默認工作狀態。系統執行該命令后，會自動進行數據同步的工作。
 
 shutdown [-akrhHPfnc] [-t secs] time [warning message]
 參數說明: 
 [-a] 使用/etc/showdown.allow文件。
    [-t sec] 通知init在轉換到其它運行級別前，發送警告(warning)信號后延時(sec)秒數后
再發送關閉(kill)信號。 
    [-r] 重啟。 
    [-k] 并不真正關機﹐只是送警告信號給每位登錄者〔login〕。 
    [-h] 關機后關閉電源〔halt〕。 
    [-n] 不用init﹐而是自己來關機。不鼓勵使用這個選項﹐而且該選項所產生的后果往往不
總是你所預期得到的。      [-c] 取消目前正在執行的shutdown。所以這個選項當然沒有時間參數﹐但是可以輸入一個
用來解釋的訊息﹐而這信息將會送到每位使用者。 
    [-f] 重啟〔reboot〕時忽略fsck。  
      [-F] 重啟〔reboot〕時強迫fsck。
 time 關機時間。整個參數是必須的。格式可以有很多種。首先，可以是 hh:mm 格式的絕對
時間，其中 hh 指的是小時（一到二位數），mm 指的是分鐘（二位數）。第二種是 +m 格式，其中
m 指的是等待的分鐘數。 now 是 +0 的別名。
 warning-message 發送給所有用戶的消息。
 
與halt一樣，shutdown調用getuid系統調用判斷是否為root用戶，如果為普通用戶，調用exit(1)
退出。
 
接下來會解析命令行參數。如果帶-a參數，會檢測是否存在/etc/shutdown.allow文件。接下來它比
較文件中的登錄名與虛擬終端的登錄用戶列表 (在/var/run/utmp)。只有當授權的用戶之一或者
root 登錄了，它才會繼續。否則，它會在終端輸出 shutdown: no authorized users logged
in
/etc/shutdown.allow 的格式是每行一個用戶名。允許出現空行和注釋行。如果
/etc/shutdown.allow 不存在，-a 參數將被忽略。
 
執行shutdown時，會產生/var/run/shutdown.pid文件，里面放的是運行shutdown的進程pid，帶有
-c參數時，會檢測這個pid，如果小于0則在終端輸出錯誤信息：
 shutdown: cannot find pid of running shutdown
否則殺死shutdown進程。
 
帶有-f參數時，會創建/fastboot文件，這個文件在系統重啟時會被檢測到。啟動腳本rc會檢測是否
存在這個文件，如果有，表示系統正常關閉，就不再執行fsck，之后，啟動進程刪除/fastboot。
 
帶有-F參數時，會創建/forcefsck文件，這個文件再系統重啟時會被檢測到。啟動腳本rc會檢測是
否存在這個文件，如果有，就執行fsck  force，這時，即使正常卸載的文件系統也會被檢測。之后，
啟動進程刪除/forcefask。
 
如果有使用time參數，shutdown會創建/etc/nologin文件，禁止新用戶登陸，除非shutdown向init
發信號前意外終止。在調用init改變運行級前會刪除這個文件。
 
5、init。
Init 是所有進程的父進程。它的首要任務是從一個存儲在文件 /etc/inittab 里面的腳本里創建進
程。
 
init 通過檢查自己的進程號來判斷自己是 init 還是 telinit ；真的 init 的進程號永遠都是 1。
如果init發現執行的是telinit，它會調用函數
 int telinit(char *progname, int argc, char **argv)；
執行telinit的操作。如果執行的是真正的init，它會調用函數
 int init_main()；
進入主循環。
 
如果執行init，用法是：
 init [-a] [-s] [-b] [-z xxx] [0123456s]
如果執行的是telinit，用法是：
 telinit [-t sec] [0123456sSQqabcUu] 但執行telinit時，telinit函數仍然通過向init fifo（/dev/inidctl）寫入命令的方式通知init
執行相應的操作。
 
 參數說明：
 0,1,2,3,4,5,6  將運行級別切換到指定的運行級別。
 a,b,c  只運行那些 /etc/inittab 文件中運行級別是 a，b 或 c 的記錄。
 Q,q  通知 init 重新檢測 /etc/inittab 文件。
 S,s  將運行級別切換到單用戶模式下。
 U,u  自動重啟（保留狀態），此操作不會對文件/etc/inittab 進行重新檢測。執行此操作
時，運行級別必須處在 Ss12345 之一，否則，該請求將被忽略。
 -t sec  告訴 init 兩次發送 SIGTERM 和 SIGKILL 信號的時間間隔。默認值是 5 秒。
 
init會對終端進行一些默認的設置，這里有一些快捷鍵可以使用，比如：
 ctrl+d 退出登陸，等效于logout命令
 ctrl+c 殺死應用程序
 ctrl+q 
 ctrl+s 暫停應用程序運行，可用ctrl+q回復運行
 ctrl+z 掛起應用程序，此時ps顯示的該進程狀態變為T
 ctrl+x
 
接下來，init將查找/etc/inittab文件，看看是否有類型為 initdefault 的記錄． initdefault 記
錄決定系統初始運行級別。如果沒有這條記錄（或者根本就沒有 /etc/inittab ），那么，必須在
系統控制臺輸入想要進入的運行級別。然后，init會解析/etc/inittab 文件中的各個條目并執行相
應操作。
 
運行級別 S 或 s 把系統帶入單用戶模式，此模式不需要 /etc/initttab 文件。單用戶模式中，
/sbin/sulogin 會在 /dev/console 這個設備上打開。
 
當第一次進入多用戶模式時，init 會執行boot 和 bootwait 記錄以便在用戶可以登錄之前掛載文
件系統。然后再執行相應指定的各進程。
 
當啟動一個新的進程時， init 會檢查是否存在 /etc/initscript 文件。如果存在該文件，則使用
該腳本來啟動該進程。
 
如果系統中存在文件 /var/run/utmp 和 /var/log/wtmp，那么當每個子進程終止時，init 會將終
止信息和原因記錄進這兩個文件中。
 
當 init 啟動了所有指定的子進程后，它會不斷地偵測系統進程情況，如：它的某個子進程被終止、
電源失效、或由 telinit  發出的改變運行級別的信號。當它接受到以上的這些信號之一時，它會自
動重新掃描 /etc/inittab 文件，并執行相應操作。所以，新的記錄可以隨時加入到此文件中。并
且，init 仍然等待系統發出了上述信號。在更新了各種系統文件后，如果你希望得到即時的更新，
你可以使用telinit Q 或 q 命令來喚醒 init 讓它即刻重新檢測/etc/inittab 文件。
 
當 init 得到更新運行級別的請求， init會向所有沒有在新運行級別中定義的進程發送一個警告信
號 SIGTERM 。在等待 5 秒鐘之后，它會發出強制中斷所有進程的運行的信號 SIGKILL 。注意，init
假設所有的這些進程（包括它們的后代）都仍然在 init 最初創建它們的同一進程組里。如果有任
何進程改變了它們的進程組，那么它就收不到這些信號。這樣的進程，你需要分別進行手工的終止。
 
6、inittab。 /etc/inittab定義了系統缺省運行級別，系統進入新運行級別需要做什么。inittab文件的格式：
 id:runlevel:action:process
 
id，用來唯一標志表項。它是一個字符串，對于getty或mingetty等其他login程序項，要求id與tty
的編號相同，否則getty程序將不能正常工作。
 
runlevel，是init所處于的運行級別的標識，一般使用0-6以及S或s，也可以是空，空則代表運行級
別0～6。當請求init改變運行級別時，那些runlevel字段中不包括新運行級別的進程將收到SIGTERM
警告信號，并且最后被殺死；只有a、b、c啟動的命令外（a、b、c不是真正的運行級別）。
 
action，告訴init執行的動作，即如何處理process字段指定的進程。action字段允許的值及對應的
動作分別為：
 1）respawn：如果process字段指定的進程沒有運行，則啟動該進程，init不等待處理結束，
而是繼續掃描inittab文件中的后續進程，當這樣的進程終止時，init會重新啟動它，如果這樣的進
程已經運行，則什么也不做。
 2）wait：啟動process字段指定的進程，并等到處理結束才去處理inittab中的下一記錄項。
 3）once：啟動process字段指定的進程，不等待處理結束就去處理下一記錄項。當這樣的進
程終止時，也不再重新啟動它，在進入新的運行級別時，如果這樣的進程仍在運行，init也不重新
啟動它。
 4）boot：只有在系統啟動時，init才處理這樣的記錄項，啟動相應進程，并不等待處理結
束就去處理下一個記錄項。當這樣的進程終止時，系統也不重啟它。
 5）bootwait：系統啟動后，當第一次從單用戶模式進入多用戶模式時處理這樣的記錄項，
init啟動這樣的進程，并且等待它的處理結束，然后再進行下一個記錄項的處理，當這樣的進程終
止時，系統也不重啟它。
 6）powerfail：當init接到斷電的信號（SIGPWR）時，處理指定的進程。
 7）powerwait：當init接到斷電的信號（SIGPWR）時，處理指定的進程，并且等到處理結束
才去檢查其他的記錄項。 
 8） off： 如果指定的進程正在運行， init就給它發SIGTERM警告信號，在向它發出信號SIGKILL
強制其結束之前等待5秒，如果這樣的進程不存在，則忽略這一項。
 9）ondemand：功能通respawn，不同的是，與具體的運行級別無關，只用于runlevel字段是
a、b、c的那些記錄項。
 10）sysinit：指定的進程在訪問控制臺之前執行，這樣的記錄項僅用于對某些設備的初始
化，目的是為了使init在這樣的設備上向用戶提問有關運行級別的問題，init需要等待進程運行結
束后才繼續。
 11）initdefault：指定一個默認的運行級別，只有當init一開始被調用時才掃描這一項，
如果rstate字段指定了多個運行級別，其中最大的數字是默認的運行級別，如果runlevel字段是空
的，init認為字段是0123456，于是進入級別6，這樣便陷入了一個循環，如果inittab文件中沒有包
含initdefault的記錄項，則在系統啟動時請求用戶為它指定一個初始運行級別。
 
process，該字段中進程可以是任意的守候進程、可執行腳本或程序，后面可以帶參數。
 
7、sysvinit包的其它工具。
pidof，是killall5的鏈接，獲得一個正在運行的進程的id。運行時后面跟進程的名稱作為參數。
 
last，顯示最近登錄的用戶列表。在指定了用戶名和終端名的情況下，last只顯示符合這些參數的
記錄。終端的名字可以簡寫，因此 last 0 等同于 last  tty0。每次系統重新啟動時，虛用戶 reboot
都會被記錄到日志中。所以last reboot 會列出自日志文件創建以來的所有重新啟動的日志記錄。
 
mountpoint，檢測一個目錄是否是一個掛載點。 
mesg，控制其他人對終端的訪問。
 
 
參考：http://fanqiang.chinaunix.net/system/linux/2002-01-30/1023.shtml