CentOS 5和6的启动流程

一、Linux组成

    1. linux:kernel+rootfs

        kernrl的作用: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

    2.内核设计流派:

        单内核(monolithic kernel):Linux

            把所有功能集成于一个程序

        微内核(micro kernel):Windows,Solaris

            每种功能使用一个单独子系统实现   

    3.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

     4.内核组成部分:

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

            ramdisk:辅助的伪根系统

                CentOS 5:/booot/initrd-VERSION-release

                CentOS 6,7:/boot/initramfs-VERSION-release.img

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

二、图文简述系统启动流程

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    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.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。

三、启动中部分过程详解

    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、CD-ROM光驱等硬件情况的检测。

    

        1) 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。

        2) 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

        1)windows: ntloader,仅是启动OS

        2)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

    2.MBR:

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

    3.GRUB:

        primary boot loader : 1st stage,1.5 stage

        secondary boot loader :2nd stage,分区文件

    4.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

    5.init程序的类型:

            

         1)SysV: init, CentOS 5之前

            配置文件:/etc/inittab

        2)Upstart: init,CentOS6

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

        3)Systemd:systemd, CentOS 7

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

                 /etc/systemd/system   

        

    6.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

    7.系统初始化

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

        1.系统运行级别: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

        2.init初始化

            

            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

四、系统启动相关的配置文件和脚本

    1.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/rc0

        l1:1:wait:/etc/rc.d/rc1…

        l6:6:wait:/etc/rc.d/rc6

    2.其它相关配置文件

        

        /etc/inittab:设置系统默认的运行级别

            id:3:initdefault:

        /etc/init/control-alt-delete.conf:设备Ctrl+ALT+delete键的动作

             cat /etc/init/control-alt-delete.conf中控制Ctrl+ALT+del重启,把其关闭比较好

        /etc/init/tty.conf:设备终端相关的信息

        /etc/init/start-ttys.conf:设备启动终端相关的信息

        /etc/init/rc.conf:设备启动文件相关的信息

        /etc/init/prefdm.conf

    3.系统初始化脚本:

        /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

    4.关于启动脚本的一些说明

       

        说明:rcN –> 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 srvin /etc/rc.d/rcN.d/K*; do

            $srvstop

        done

        for srvin /etc/rc.d/rcN.d/S*; do

            $srvstart

        done

五、程序启动关闭相关命令及服务   

    1.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 nnnn

        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

            

    2.ntsysv命令:图形化设置系统服务启动的命令

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    3.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

    4.其它一些说明:

        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/mingettytty1

        2:2345:respawn:/usr/sbin/mingettytty2

        …

        6:2345:respawn:/usr/sbin/mingettytty6

        mingetty会自动调用login程序

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

六、GRUB legacy

    1.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

    2.grub: GRandUnified 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/)

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

    4.stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区

    5.grub的功用:

        (1) 提供启动菜单、并提供交互式接口

            a:内核参数

            b: 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

    6.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=0init=/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

    7.cat /proc/cmdline 查看内核参数

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

     9.配置文件说明:/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

    10.密码生成工具:grub-md5-crypt命令

    11.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

            (4)进行密码的重新设置

    12.安装grub:

        

        (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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