Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

内核简介

  • 内核的功能

    1. 进程管理:通过task_struct, scheduler 实现
    2. 内存管理
    3. I/O管理:中断以及中断处理
    4. 文件系统管理:ext3,ext4,xfs 等
    5. 驱动程序
    6. 安全相关:SELinux,各种加密库
    7. 通用软件,平台相关软件
  • 内核设计流派

    1. 单内核:单一体系结构

      • linux 为单一内核
      • 模块化设计:核心+外围功能性模块
      • 外围模块:,ko结尾的 kernel object。通常在/lib/modules 下面的各目录中
      • 内核支持动态装在模块
    2. 微内核:多内核子系统 (windows, solaris)
    3. fork() 用户空间内核的管理:

      • init :负责用户空间进程的管理
      • init :PID 为1,第一个用户空间的任务
      • 所在目录: /sbin/init:

系统初始化流程

Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

  • POST:硬件开机自检,探测硬件设备,初始化内存,CPU等。
  • BIOS:按照bios中的分区启动顺序启动
  • MBR (Master Boot Record):读取主引导记录

    • Boot loader ( 446 bytes ):用于加载内核并读取分区信息的程序
    • Partition Table ( 64 bytes ):分区记录
    • SA:MBR有效标志位
  • kernel 装载:

    • bootloader 装载boot所在分区的内核到内存中,bootloader只有基本磁盘分区文件系统驱动,只能识别基本分区
    • initrd (centos5) /initramfs (centos6 ):内存模拟根文件系统,读取并装载真正根文件系统所需要的驱动
    • 真正根文件系统成功识别后,替换掉临时根文件系统
  • init :真正根文件系统挂载成功后,init将开始运行初始化用户空间的程序与服务

    • SysV 风格:Centos5 的init脚本

      1. 串行话:需按照依赖关系顺序初始化进程,A–B–C
      2. 前一个进程初始化完成后,才能初始化后一个
    • Upstart :由ubuntu 研发

      1. dbus:可以在前一个进程启动一部分时就开始下一个进程启动
      2. 速度比SysV快
    • SystemD :参考so x的初始化过程,速度更快

系统运行级别

  • linux系统包含 0-6 共7个运行级别

    1. 0:关机
    2. 1:单用户模式,直接以root用户登陆,用户破译密码
    3. 2:多用户模式,不支持NFS文件系统
    4. 3:完全多用户模式,文本shell
    5. 4:预留级别
    6. 5:完全多用户模式,图形shell
    7. 6:重启
  • SysV 风格的/sbin/init的配置文件, /etc/inittab, 每一行指定一种操作

Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

  1. id : 操作的ID
  2. runlevels:设置在哪些运行级别下执行此操作,不写为所有级别
  3. action:[ACTION_CMD] 动作,指定如何进行操作的操作

    • initdefault:设置默认运行级别,无需定义操作
    • sysinit:指定系统初始化脚本例如:si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
    • wait:等到系统切换到次级别时运行一次
    • ctrlaltdel:指定组合件所执行的命令
    • respawn:当制定操作进程被关闭后立即再从启一次
  4. process :操作,具体运行的程序

init 命令的主要任务

  • init 的主要任务:

    1. 设置默认运行级
    2. 指定系统运行的初始化脚本
    3. 启动指定级别下要启动的服务,开关闭需要停止的服务

      • /etc/init.d/:服务脚本所在位置
        Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识
      • /etc/rc.d/rcN.d (0-6)/ :不同级别下要操作的服务文件夹

        • S## 需要在##开启
        • K## 需要在##关闭
          Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识
    4. 定义组合键CtrlAltDel的动作
    5. 初始化字符终端,对应设备为:

      • /dev/tty#, /dev/ttyS#, /dev/console, /dev/pts/#
      • 调用:login–>/etc/issue
    6. 启动图形中断:x-windows
  • 系统初始化脚本的 /etc/rc.d/rc.sysinit

    1. 设置主机名
    2. 打印欢迎信息
    3. 激活SELinux和udev
    4. 激活swap
    5. 挂载/etc/fstab定义的本地文件系统
    6. 检测根文件系统并对其以读写方式重新挂载
    7. 设置系统时钟
    8. 装载键盘映射
    9. 根据/etc/sysctl.conf设置内核参数
    10. 激活RAID和LVM设备
    11. 清理操作

MBR ( Master Boot Record)中bootloader介绍

  • MBR 中的 bootloader 程序

    • LILO:LInux LOder 早起的bootloader :不能引导位于1024 Cylinder 以后分区中的os逐渐过时
    • GRUP:GRand Unified Bootloader ,启动时候有两个阶段

      1. 1st stage:位于MBR中, 为了引导2nd stage
      2. 1.5st stage :位于boot基本磁盘分区中国,为识别内核文件所在的文件系统识别和拓展
      3. 2nd stage :位于boot基本磁盘分区GRUB的引导程序

        • boot分区大小:CentOS5 100M, Centos6 200M
        • 所在目录: /boot/grub/ stage2的配置文件,grub.conf
  • Grub的功能:

    1. 选择启动的内核或系统, 可以隐藏选择界面
      Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识
    2. 提供交互式接口,e 进入编辑模式
      Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识
    3. 基于密码保护

      • 启动内核映像时:定义在配置文件中相应的title下
      • 传递参数(进入编辑模式时):定义在全局字段中
  • grub接口:
    • title:操作系统或者内核的标题
    • root:设置内核文件所在的分区作为grub的跟,无论硬盘是什么,都以hd#.#表示
    • kernel :定义要使用的内核文件,后面可以附加传递
    • initrd:指定为内核提供额外驱动等功能的ram disk或ram fs
  • init 运行级别参数传递,级别为1时为单用户模式,用户密码修改

    • 表示方法: 1,s,single,S

                    Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

    • 单用户模式几乎不会启动任何服务,且不需要用户登录,但是会执行/etc/rc.d/rc.sysinit脚本;
    • 如是连/etc/rc.d/rc.sysinit文件也不加载,则传递 emergency
      单用户启动后,无需身份认证,直接root,此时可以进行设置密码的操作
      Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识
  • grub的配置文件,grub.conf 语法格式
    Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

title  
 root (hd0,0) 
     (Device,Part) :  
     Device 在grub中,统统以hd开头,并紧跟一个数字做各磁盘设备的标记,从0开始编号 
     Part 代表分区,从0开始编号 
 kernel :指定内核文件以及传递给内核的参数 
     内核文件位置:/vmlinux (这里的根是boot目录) 
     参数:ro root=/path/to/DEVICE quiet 
 initrd : 文件:通常为cpio归档,并使用gzip压缩;通常以.img作为文件名后缀; 
     /initrafs (这里的根是boot目录) 

  • grub 的安装,如果MBR中签446bytes 损坏,则需要修复bootloader,通常需要系统启动盘,在紧急救援模式下进行,需要版本对应。以下以手工破坏MBR为例 演示,重启后,系统已经无法挂载
    Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

         Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

第一种方式:插入系统光盘后以紧急救援模式启动,如果分区信息没有损坏原系统根目录会自动挂在到/mnt/sysimage

        Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

        chroot /mnt/sysimage
        grub-install --root-directory=/ /dev/sda

        这里的–root-directory 变量应该指向boot目录的上一层目录, 后面接需要安装bootloader的硬盘设备

第二种方式: 直接进入grub命令行接口进行安装

        Linux系统初始化流程:系统初始化相关基础知识

    chroot /mnt/sysimage
    grub ## 进入grub 命令行接口
    grub> root (hd#,#)
    grub> setup (hd#)
    grub> quit

原创文章,作者:以马内利,如若转载,请注明出处:http://www.178linux.com/432

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    Linux干货 2016-08-16

评论列表(2条)

  • 追马
    追马 2015-02-28 17:51

    总结的很详细,赞一个

  • stanley
    stanley 2015-02-28 18:03

    文档功底及认真的态度可见一斑,只是本地迁移到在线格式上稍乱了些,赞 加油 :mrgreen: