Linux系统启动流程简介

centos系统启动流程

本篇仅仅讲解centos5和6

centos7并不适用

Linux系统的组成部分:内核+根文件系统

内核功能:

  • 进程管理

  • 内存管理

  • 网络管理

  • 驱动程序

  • 文件系统

  • 安全功能

有以下目录结构的文件系统可以被识别为根文件系统,但根文件系统本身不存在

rootfs:/bin/ /sbin /etc/ /sys/ /proc/ /lib /dev/ /sys /tmp /boot/...

内核:

Linux内核特点:

支持模块化:.ko(内核对象)
    如:文件系统、硬件驱动、网络协议等
支持内核模块的动态装载和卸载

组成部分:

核心文件:/boot/vmlinuz-VERSION-release
    ramdisk:辅助的伪根文件系统
    centos 5:/boot/initrd-Vsersion-release.img
    centos 6:/boot/initramfs-Version-release.img
模块文件:/lib/modules/VSERSION-release

centos6启动流程

1.加载BIOS的硬件信息,获取第一个启动设备。
2.读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息
3.加载核心操作系统的核心信息,核心开始解压缩,并尝试驱动所有的硬件设备。
4.核型执行init程序并获取运行信息。
5.Init执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件。
6.Init执行运行的各个批处理文件(scripts).
7.Init执行/etc/rc.d/rc.local.
8.执行/bin/login程序,等待用户登录。
9.登录之后开始以Shell控制主机。

Linux系统启动流程简介

Linux系统启动流程简介

下面我们来分别介绍上述的步骤

1、POST

power-on-self-test,加电自检,是BIOS功能的一个主要部分,负责完成对CPU、主板、内存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘、等硬件情况的检测

    ROM:BIOS,,保存着有关计算机系统最重要的基本输入输出程序,系统信息设置、开机加电自检程序和系统启动自举程序等。
    RAM::CMOS互补金属氧化物半导体,保存各项参数的设定

    按次序查找引导设备,第一个有引导程序的设备为本次启动设备

2、bootloader: 引导加载器,引导程序

windows: ntloader,仅是启动OS
Linux:功能丰富,提供菜单,允许用户选择要启动系统或不同的内核版本;把用户选定的内核装载到内存中的特定空间中,解压、展开,并把系统控制权移交给内核
    LILO:LInuxLOader
    GRUB: GRandUnified Bootloader
    GRUB 0.X: GRUB Legacy,GRUB2

    1st stage:位于MBR中,为了引导2nd stage
    1.5 stage:位于mbr之后的扇区,不属于任何分区,为识别内核文件所在的文件系统提供文件识别扩展
    2nd stage:位于boot基本磁盘分区中,GRUB的引导程序

3、kernel阶段

自身初始化
探测可识别到的所有硬件设备
加载硬件驱动程序( 有可能会借助于ramdisk加载 )
以只读方式挂载根文件系统
运行用户空间的第一个应用程序:/sbin/init

ramdisk:
内核中的特性之一:使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件访问
ramdisk--> ramfs提高速度
CentOS 5: initrd, 工具程序:mkinitrd
CentOS 6: initramfs,工具程序:mkinitrd, dracut

4、init程序类型:

centos 5:sysV init
配置文件:/etc/inittab
centos 6:upstart
配置文件:/etc/inittab   /etc/init/*.conf

    运行级别:为了系统的运行或维护等目的而设定的机制
        0-6:7个级别
            0:关机,shutdown # init 0
            1:单用户模式(signal user),root用户,无须认证;维护模式
            2:多用户模式(multi user),会启动网络功能,但不会启动NFS;维护模式
            3:多用户模式(multi user),完全功能模式;文本界面
            4:预留级别:目前无特别适用目的,但习惯以同3级别功能使用
            5:多用户模式(multi user),完全功能模式,图形界面
            6:重启,reboot

    默认级别:3,5
    级别切换:# init #
        级别查看:
            # who -r
            # runlevel


init初始化
    init读取其初始化文件:/etc/inittab
    初始运行级别(RUN LEVEL)
    系统初始化脚本
    对应运行级别的脚本目录
    捕获某个关键字顺序
    定义UPS电源终端/恢复脚本
    在虚拟控制台生成getty
    在运行级别5初始化X

/etc/inittab文件:
每行定义一种action以及与之对应的process
        id:runlevels:action:process

            id:一个任务的标识符
            runlevels:在那些级别启动此任务;#,###,标识所有级别
            action:在什么条件下启动此任务
            process:任务

        action:
            wait:等待切换至此任务所在的级别时执行一次;
            respawn:一旦此任务终止时,就自动重新启动之
            initdefault:设定默认运行级别;此时,process省略
            sysinit:设定系统初始化方式,此处一般为指定/etc/rc.d/rc.sysinit脚本

Linux系统启动流程简介

5、系统初始化脚本:/etc/rc.d/rc.sysinit

(1)设置主机名
(2)设置欢迎信息:
(3)激活udev和seLinux
(4)挂载/etc/fstab文件中定义的所有文件系统
(5)检测根文件系统,并以读写方式重新挂载根文件系统
(6)设置系统时钟;
(7)根据/etc/sysctl.conf文件的设置,来设置内核参数
(8)激活lvm及软raid设备
(9)激活swap设备
(10)加载额外设备的驱动程序
(11)清理操作

6、关闭对应级别下需要停止的服务,启动对应级别下需要开启的服务

    l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
    l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
    l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
            ...
    l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
        意味着去启动或关闭/etc/rc.d/rc#.d/目录下的服务脚本所控制的服务
            K*:要停止的服务;K##,优先级,数字越小,越是先关闭,依赖的服务先关闭,而后关闭被依赖的
            S*:要启动的服务;S##;优先级;数字越小,越是优先启动,被依赖的服务先启动,而依赖的服务后启动

                rc脚本:接受一个运行级别数字为参数

                    脚本框架:
                        for srv in /etc/rc.d/rc#.d/K*; do
                            $srv stop
                        done

                        for srv in /etc/rc.d/rc#.d/S*; do
                            $srv start
                        done

                    /etc/init.d/* (/etc/rc.d/init.d/*)脚本执行方式:
                        # /etc/init.d/SRV_SCRIPT { start | stop restart | status }
                        # service SRV_SCRIPT  { start | stop restart | status }

7、/etc/rc.d/rc.local

注意:正常级别下,最后启动一个服务S99local没有链接至/etc/rc.d/init.d一个服务脚本,而是指向了/etc/rc.d/rc.local脚本
不便或不需写为服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d/目录,且又想开机时自动运行的命令,可直接放置于/etc/rc.d/rc.local文件中

/etc/rc.d/rc.local在指定运行级别脚本后运行
可以根据情况,进行自定义修改

8、执行/bin/login程序,等待用户登录。

9、登录

用户输入正确的用户名和密码后便可以以shell控制主机

下面来进行下简单的总结:

内核级别的初始化流程:

POST --> bootsequence(BIOS) --> bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(readonly) --> /sbin/init

(用户空间的启动流程):/sbin/init(/etc/inittab)

设置默认运行级别 --> 运行系统初始化脚本,完成系统初始化 --> 关闭对应级别下需要停止的服务,启动对应级别下需要开启的服务 --> 
设置登录终端 --> [ 启动图形终端(如果设定的话) ]

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