CentOS系统启动流程——深入了解linux

CentOS系统启动流程


·Linux系统的组成部分:内核+根文件系统

     内核:进程管理、内存管理、网络协议栈、文件系统、驱动程序、安全功能

             IPC:Inter Process Communication

                     消息队列、semerphor、shm

                     socket

·运行中的系统环境可分为2层:内核空间、用户空间

         用户空间:应用程序 ( 进程或线程 )

         内核空间:内核代码 ( 系统调用 )

·内核设计流派:

         ·单内核设计:把所有功能集中于同一个程序

                 Linux

         ·微内核设计:每种功能使用一个单独的子系统实现 ( 模块 )

                 Windows,Solaris

        ·Linux内核特点:

                 支持模块化:.ko(kernel object)

                 支持模块运行时动态装载或卸载

                

                 组成部分:

                         核心文件:/boot/vmlinuz-VERSION-release

                                 vmlinuz –> z表示压缩的意思

                        

                         ramdisk:

                                 CentOS5:/boot/initrd-VERSION-release.img

                                 CentOS6,7:/boot/initramfs-VERSION-release.img

                        

                         模块文件:/lib/modules/VERSION-release

CentOS系统的启动流程:


·POST:加电自检

         ROM :CMOS

                 BIOS:Basic Input and Output System

        

         ROM+RAM

·Boot Sequence:

        按次序查找各引导设备,第一个有引导程序的设备即为本次启动要用的设备

·bootloader:引导加载器,程序

         ·Windows :ntloader

         ·Linux:

                 LILO:LInux LOader

                 GRUB:Grand Uniform Bootloader

                         GRUB 0.x:Grub Legace

                         GRUB 1.x:Grub2

         ·功能:提供一个菜单,允许用户选择要启动的系统或不同的内核版本,把用户选定的内核装载到RAM中的特定空间中,解压、展开,而后把系统控制权转交给内核

        

         ·MBR:Master Boot Record

                 512bytes:

                         446bytes:bootloader

                         64bytes:磁盘分区

                         2bytes:55AA(表示此磁盘为主引导盘或系统盘)

         ·GRUB:

                 bootloader:1st stage (在mbr中)

                 Partition:filesystem driver 1.5 stage (mbr之后的扇区)

                 Partition:/boot/grub 2nd stage (在/boot/grub中)

·Kernel:

         ·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randisk加载驱动 )

                 以只读方式挂载跟文件系统

                 运行用户空间的第一个应用程序:/sbin/init

        

         ·init程序的类型

                 CentOS5:SysV init

                         配置文件:/etc/inittab

                

                 CentOS6:Upstart

                         配置文件: /etc/inittab

                         /etc/init/*.conf

                

                 CentOS7:Systemd

                         配置文件: /usr/lib/systemd/system

                         /etc/systemd/systemd

        

         ·ramdisk:

        

                 Linux内核的特性之一:使用缓存和缓存来加速对磁盘文件的访问

                         ramdisk –> ramfs

                        

                         CentOS5:initrd

                                 工具程序:mkinitrd

                        

                         CentOS6,7:initramfs

                                 工具程序:dracut,mkinitrd

系统初始化流程(内核级别):POST –> Boot Sequence(BIOS) –> BootLoader(MBR) –> Kernel(ramdisk) –> rootfs(readonly) –> /sbin/init

/sbin/init:


CentOS5:SysV init


·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

                 1:单用户模式(single user),只能root用户登录,无须认证(可用与忘记root密码);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,文本界面

                 4:预留级别;目前无特别使用目的,但习惯以3级别功能使用

                 5:多用户模式(multi user),完全功能模式,图像界面

                 6:重启,reboot

        

         ·默认级别:3 ,5

        

         ·级别切换:# init NUM

        

         ·级别查看:

                 who -r

                 runlevel

·配置文件:/etc/inittab

         ·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:在哪些级别启动此任务;#,###,也可以为空:表示所有级别

                         ·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,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

         ·例如:

                 id:3:initdefault

                 si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

                

                 l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0

                 l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1

                 ……

                 l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6

                         ·意味着去启动或关闭/etc/rc.d/rc3.d/目录下的服务脚本所控制服务

                                 K*:要停止的服务;K##*,表示优先级,数字越小,越是优先关闭,依赖的服务先关闭,而后关闭被依赖的服务

                                 s*:要启动的服务,S##*,表示优先级,数字越小,越优先开启,被依赖的服务先启动,而依赖的服务后启动

                

                         ·rc脚本接收一个运行级别数字为参数

                        

                                 1.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

                                

                                 2./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}

                                

                                 3.chkconfig命令:管控/etc/init.d/每个服务在各级别下的启动或关闭状态

                                

                                        ·查看:chkconfig –list [name]

                                        

                                        ·添加:chkconfig –add name

                                                 能被添加的服务的脚本定义格式之一:

                                                         #!/bin/bash

                                                         #

                                                         #chkconfig: LLL(默认在那些级别启动) NN(启动优先级)  NN(关闭优先级)

                                                         #description:

                                                        #LLLL :表示初始在哪个级别下启动,- 表示所有级别都不启动

                                        

                                        ·删除:chkconfig –del name

                                        ·修改指定的服务运行级别:

                                                 chkconfig [–level LEVELS] name <on|off|reset>

                                                         –level LEVELS:指定要控制的级别;默认为2345

                                                                默认: chkconfig name on

                                                         修改了服务优先级当前不会立即生效,下一次启动生效

服务脚本示例:
[root@CentOS6 ~]# cat /etc/init.d/testsrv.sh 
#!/bin/bash
#chkconfig: 35 88 22
#description:testsrv script
case $1 in
start)
        echo testsrv start
;;
stop)
        echo testsrv stop
;;
status)
        echo testsrv status
;;
*)
        echo 'testsrv start | stop | status'
;;
esac
[root@CentOS6 ~]# chkconfig --add /etc/rc.d/init.d/testsrv      //添加服务脚本开机启动
[root@CentOS6 ~]# chkconfig --list          //查看所有服务脚本
[root@CentOS6 ~]# chkconfig  --level 35 testsrv off     //在35模式下关闭服务脚本的开机启动
[root@CentOS6 ~]# chkconfig --level 345 testsrv on      //在345模式下开启服务脚本的开机启动
[root@CentOS6 ~]# chkconfig --del testsrv         //删除服务脚本的开机启动

                        

                         ·注意:正常级别下,最后启动的一个服务S99local没有链接至/etc/init.d下的某个文件,而是链接至了/etc/rc.d/rc.local(/etc/rc.local)脚本;因此,不便或不需写为服务脚本的程序期望能开启自动运行时,直接放置于此脚本文件中即可

                

                 tty1:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty1

                 ……

                 tty6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6

                

                         (1)mingetty会调用login程序

                         (2)打开虚拟终端的程序除了mingetty之外,还有诸如getty等

                

                 x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

                         启动图像终端X11,5级别特有

        

         ·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

总结(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,启动对应级别下要启动的服务 –> 设置登录终端 [ –> 启动图像终端 ]

CentOS 6:Upstart


·init程序:Upstart,但依然被封装成了/sbin/init,

         其配置文件:/etc/init/*.conf ,/etc/inittab (仅用于定义默认运行级别)

                

                 注意:*.conf为upstart风格的配置文件

                

                 重要的文件                

                         /etc/init/control-alt-delete.conf:快捷键重启的脚本,建议注释掉,防止误操作

                         /etc/init/tty.conf:重启终端脚本

                         /etc/init/start-ttys.conf:登录终端脚本

                         /etc/init/rc.conf:启动脚本

                         /etc/init/prefdm.conf:图像界面脚本

CentOS 7:Systemd


·init程序:Systemd

        其配置文件:/usr/lib/systemd/system/* ,/etc/systemd/system/*

·完全兼容SysV脚本机制;因此,service命令依然可用;不过,建议使用systemctl命令来控制服务

        # systemctl {start|stop|restart|status} name[.service]

CentOS 6系统启动流程:


POST –> Boot Sequence(BIOS) –> Boot Loader(MBR) –> Kernel(ramdisk) –> rootfs(ro) –> switch-root –> /sbin/init –> (/etc/inittab ,/etc/init/*.conf)–> 设定默认运行级别 –> 系统初始化脚本 –> 关闭或启动对应级别下的服务 –> 重启终端

启动流程.png

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