启动和内核管理

一、Linux组成

    Linux: kernel+rootfs

        kernel: 进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能

        rootfs:程序和glibc

        库:函数集合, function, 调用接口(头文件负责描述)

            过程调用: procedure,无返回值

            函数调用: function

        程序:二进制执行文件

    内核设计流派:

        单内核(monolithic kernel): Linux

            把所有功能集成于同一个程序

        微内核(micro kernel): Windows, Solaris

            每种功能使用一个单独子系统实现

    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:辅助的伪根系统

                CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img

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

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

二、CentOS5、6启动流程

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    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.核心执行init程序,并获取默认的运行信息

        5.init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件

        6.启动核心的外挂模块(/etc/modprobe.conf)

        7.Init执行运行的各个批处理文件(scripts)

        8.Init执行/etc/rc.d/rc.local

        9.执行/bin/login程序,等待用户登录

        10.登录之后开始以Shell控制主机

    启动流程

        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、 CD-ROM光驱等硬件情况的检测。

            ROM: BIOS, Basic Input and Output System,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

        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: LInux LOader

                GRUB: GRand Unified Bootloader

                    GRUB 0.X: GRUB Legacy, GRUB2

        MBR:

            446: bootloader, 64: 分区表, 2: 55AA

        GRUB:

            primary boot loader : 1st stage, 1.5 stage

            secondary boot loader : 2nd stage,分区文件

        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(可能借助于ramdisk加载驱动)

                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

        nit程序的类型:

        SysV: init, CentOS 5之前

            配置文件: /etc/inittab

        Upstart: init,CentOS 6

            配置文件: /etc/inittab, /etc/init/*.conf

        Systemd: systemd, CentOS 7

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

                /etc/systemd/system

    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

    系统初始化:

        POST –> BootSequence (BIOS) –>Bootloader(MBR) –> kernel(ramdisk) –> rootfs(只读) –> init( systemd)

    /sbin/init CentOS6之前

    运行级别:为系统运行或维护等目的而设定; 0-6: 7个级别

        0:关机

        1:单用户模式(root自动登录), single, 维护模式

        2: 多用户模式,启动网络功能,但不会启动NFS;维护模式

        3:多用户模式,正常模式;文本界面

        4:预留级别;可同3级别

        5:多用户模式,正常模式;图形界面

        6:重启

    默认级别: 3, 5

    切换级别: init #

    查看级别: runlevel ; who -r

    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

    CentOS 5的inittab文件

        配置文件: /etc/inittab

        每一行定义一种action以及与之对应的process

            id:runlevel:action:process

            action:

                wait: 切换至此级别运行一次

                respawn:此process终止,就重新启动之

                initdefault:设定默认运行级别; 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

                ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

            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

    CentOS 6 /etc/inittab和相关文件

        /etc/inittab

            设置系统默认的运行级别

            id:3:initdefault:

        /etc/init/control-alt-delete.conf

        /etc/init/tty.conf

        /etc/init/start-ttys.conf

        /etc/init/rc.conf

        /etc/init/prefdm.conf

    启动流程

        /etc/rc.d/rc.sysinit: 系统初始化脚本

            (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) 激活swap设备

            (8) 根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数

            (9) 激活lvm及software raid设备

            (10) 加载额外设备的驱动程序

            (11) 清理操作

        说明: rc N –> 意味着读取/etc/rc.d/rcN.d/

            K*: K##*: ##运行次序;数字越小,越先运行;数字越小的服务,通常为依赖到别的服务

            S*: S##*: ##运行次序;数字越小,越先运行;数字越小的服务,通常为被依赖到的服务

            for srv in /etc/rc.d/rcN.d/K*; do

                $srv stop

            done

            for srv in /etc/rc.d/rcN.d/S*; do

                $srv start

            done

    chkconfig命令

        查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形:

            chkconfig [–list] [name]

        添加:

            SysV的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d (/etc/init.d)

            chkconfig –add name

                #!/bin/bash

                #LLLL 表示初始在哪个级别下启动, -表示都不启动

                # chkconfig: LLLL nn nn

        删除:

            chkconfig –del name

        修改指定的链接类型

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

                –level LLLL: 指定要设置的级别;省略时表示2345

    ntsysv命令

Grub管理

自制Linux

启动排错

编译安装内核

三、服务管理

    xinetd管理的服务

        service 命令:手动管理服务

            service 服务 start|stop|restart

            service –status-all

        瞬态( Transient)服务被xinetd进程所管理

            进入的请求首先被xinetd代理

            配置文件: /etc/xinetd.conf、 /etc/xinetd.d/<service>

            与libwrap.so文件链接

            用chkconfig控制的服务:chkconfig tftp on

    启动流程

        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

        1:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty1

        2:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty2

        

        6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6

            mingetty会自动调用login程序

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

    总结: /sbin/init –> (/etc/inittab) –> 设置默认运行级别 –> 运行系统初始脚本、完成系统初始化 –> (关闭对应下需要关闭的服务)启动需要启动服务 –> 设置登录终端

    CentOS 6 init程序为: upstart, 其配置文件:/etc/inittab, /etc/init/*.conf,配置文件的语法 遵循upstart配置文件语法格式,和CentOS5不同

    示例:破解CentOS5和6的root口令

四、grub管理

    grub legacy

        CentOS 6启动流程:

        POST –> Boot Sequence(BIOS) –> Boot Loader –>Kernel(ramdisk) –> rootfs –> switchroot –> /sbin/init –>(/etc/inittab, /etc/init/*.conf) –> 设定默认运行级别 –> 系统初始化脚本rc.sysinit –> 关闭或启动对应级别的服务 –> 启动终端

        grub: GRand Unified Bootloader

            grub 0.x: grub legacy

            grub 1.x: grub2

            grub legacy:

                stage1: mbr

                stage1_5: mbr之后的扇区,让stage1中的bootloader能识别stage2所在的分区上的文件系统

                stage2:磁盘分区(/boot/grub/)

        配置文件: /boot/grub/grub.conf <– /etc/grub.conf

        stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区

        功用:

            (1) 提供启动菜单、并提供交互式接口

                a:内核参数

                e: 编辑模式,用于编辑菜单

                c: 命令模式,交互式接口

            (2) 加载用户选择的内核或操作系统

                允许传递参数给内核

                可隐藏启动菜单

            (3) 为菜单提供了保护机制

                为编辑启动菜单进行认证

                为启用内核或操作系统进行认证

    grub的命令行接口

        help: 获取帮助列表

        help KEYWORD: 详细帮助信息

        find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE:

        root (hd#,#)

        kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE: 设定本次启动时用到的内核文件;额外还可添加许多内核支持使用的cmdline参数

            例如: max_loop=100 selinux=0 init=/path/to/init

            initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 设定为选定的内核提供额外文件的ramdisk;

            boot: 引导启动选定的内核

        cat /proc/cmdline 内核参数

        内核参数文档:/usr/share/doc/kernel-doc-2.6.32/Documentation/kernel-parameters.txt

        识别硬盘设备:

            (hd#,#)

            hd#: 磁盘编号,用数字表示;从0开始编号

            #: 分区编号,用数字表示; 从0开始编号

            (hd0,0) 第一块硬盘,第一个分区

        手动在grub命令行接口启动系统:

            grub> root (hd#,#)

            grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE

            grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img

            grub> boot

    grub legacy配置文件

        配置文件: /boot/grub/grub.conf

            default=#: 设定默认启动的菜单项;落单项(title)编号从0开始

            timeout=#:指定菜单项等待选项选择的时长

            splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_FILE:菜单背景图片文件路径

            hiddenmenu:隐藏菜单

            password [–md5] STRING: 启动菜单编辑认证

title TITLE:定义菜单项“标题” , 可出现多次

            root (hd#,#): grub查找stage2及kernel文件所在设备分区;为grub“根”

            kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS]:启动的内核

            initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 内核匹配的ramfs文件

            password [–md5] STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证

    grub加密

        grub-md5-crypt命令

        破解root口令:

            启动系统时,设置其运行级别1

        进入单用户模式:

            (1) 编辑grub菜单(选定要编辑的title,而后使用e命令);

            (2) 在选定的kernel后附加

                1, s, S或single都可以;

            (3) 在kernel所在行,键入“ b”命令

    grub安装

        (1) grub-install

        安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上,并复制GRUB相关文件到 DIR/boot目录下

            grub-install –root-directory=DIR /dev/DISK

        (2) grub

            grub> root (hd#,#)

            grub> setup (hd#)

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