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linux启动过程

3182235786a 2022年9月24日 16:04

CentOS 6 的启动管理 Linux 组成 kernel 实现进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能等功能 rootfs 包括程序和 glibc 库&nbs…

CentOS 6 的启动管理

Linux 组成

  • kernel 实现进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能等功能
  • rootfs 包括程序和 glibc 库 

    ​ 程序：二进制执行文件

    ​ 库：函数集合, function, 调用接口（头文件负责描述）

内核设计流派

  • 宏内核(monolithic kernel)：又称单内核和强内核，Unix，Linux
    把所有系统服务都放到内核里，所有功能集成于同一个程序，分层实现不同功能，系统庞大复杂， Linux其实在单内核内核实现了模块化，也就相当于吸收了微内核的优点
  • 微内核(micro kernel)：Windows，Solaris，HarmonyOS
    简化内核功能，在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务，同时加入相互之间的安全保护，每种功能使用一个单独子系统实现，将内核功能移到用户空间，性能差

1.3 CentOS 6启动流程

CentOS 6 启动流程

linux启动过程插图

  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，重新挂载根文件系统
  6. 启动核心的外挂模块
  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
硬件启动POST

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

主板的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

主板的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
grub 功能和组成

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

Linux的bootloader

  • LILO：LInux LOader
  • GRUB: GRand Unified Bootloader, CentOS 6 GRUB 0.97: GRUB Legacy， CentOS 7 以后使用GRUB 2.02

GRUB 启动阶段

  • primary boot loader : 

    1st stage：MBR的前446个字节)

    1.5 stage： 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

  • secondary boot loader ：2nd stage，分区文件/boot/grub/
CentOS 6 grub 安装

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#)
grub legacy 管理

配置文件：/boot/grub/grub.conf ramfs 提高速度
CentOS 5 /boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS 6 以后版本 /boot/initramfs-VERSION-release.img

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

    ramdisk文件的制作：

  • mkinitrd命令
mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)
  • dracut命令
dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)
init初始化

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

init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

运行级别

运行级别：为系统运行或维护等目的而设定；0-6：7个级别，一般使用3, 5做为默认级别

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

切换级别：

init #

查看级别：

runlevel 
who -r

定义运行级别

/etc/inittab

CentOS 5 的inittab文件还定义以下内容

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文件每一行格式：

id:runlevel:action:process

id：是惟一标识该项的字符序列
runlevels： 定义了操作所使用的运行级别
action： 指定了要执行的特定操作
         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
process：定义了要执行的进程

范例：CentOS 5 的inittab文件

id:5:initdefault:
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down”
pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled”
1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6
x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

CentOS 6 /etc/inittab和相关文件

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

/etc/inittab 设置系统默认的运行级别
/etc/init/control-alt-delete.conf
/etc/init/tty.conf
/etc/init/start-ttys.conf
/etc/init/rc.conf
/etc/init/prefdm.conf
初始化脚本 sysinit

/etc/rc.d/rc.sysinit:

系统初始化脚本功能

(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
服务管理

service 命令：手动管理服务

service 服务 start|stop|restart
service --status-all

/etc/rc.d/rc 控制服务脚本的开机自动运行

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

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

配置服务开机启动

  • chkconfig命令
  • ntsysv命令

chkconfig 命令管理服务

#查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形：
chkconfig [--list] [name]

#添加服务
SysV的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d (/etc/init.d)
#!/bin/bash
chkconfig: LLLL nn nn  #LLLL 表示初始在哪个级别下启动，-表示都不启动
description : 描述信息

chkconfig --add name

#删除服务
chkconfig --del name

#修改指定的运行级别
chkconfig [--level levels] name <on|off|reset>
说明：--level LLLL: 指定要设置的级别；省略时表示2345

范例:

[root@centos6 ~]#vim /etc/init.d/testsrv 
[root@centos6 ~]#cat  /etc/init.d/testsrv 
#!/bin/bash
#chkconfig: - 96 3
#description: test serivce script

. /etc/init.d/functions
start(){
        touch /var/lock/subsys/testsrv
    action "Starting testsrv"
    sleep 3
}
stop() {
       rm -f /var/lock/subsys/testsrv
       action "Shutting down testsrv"
}
restart(){
    stop
    start
}
status(){
    if [ -e /var/lock/subsys/testsrv ] ;then
        echo  "testsrv is running..."
    else 
            echo "testsrv is stopped"
        fi
} 

case $1 in 
start)
    start
    ;;
stop)
    stop
    ;;
restart)
    restart
    ;;
status)
    status
    ;;
*)
    echo "Usage: /etc/init.d/testsrv {start|stop|restart|status}"
    ;;
esac
[root@centos6 ~]#chmod +x  /etc/init.d/testsrv 
[root@centos6 ~]#chkconfig --add testsrv
[root@centos6 ~]#chkconfig --list testsrv
testsrv         0:off   1:off   2:off   3:off   4:off   5:off   6:off
非独立服务

服务分为独立服务和非独立服务

瞬态（Transient）服务被超级守护进程 xinetd 进程所管理，也称为非独立服务

进入的请求首先被xinetd代理

配置文件：

/etc/xinetd.conf
/etc/xinetd.d/<service>

用chkconfig控制非独立服务开机启动
示例：chkconfig tftp on

开机启动文件 rc.local

/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

CentOS 启动过程总结

/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

参看：http://s4.51cto.com/wyfs02/M02/87/20/wKiom1fVBELjXsvaAAUkuL83t2Q304.jpg

linux启动过程插图1

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作者: 3182235786a

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