Linux启动过程

1.Linux组成

(1)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：存放操作系统和应用有关的相关程序
  包括：

库：函数集合, function, 调用接口（头文件负责描述）。.so动态库文件.a静态库文件
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)： 把所有功能集成于同一个程序eg：Linux
微内核(micro kernel)：每种功能使用一个单独子系统实现eg：Windows, Solaris

2.内核

(1)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

(2)组成部分：

1.核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release（就是我们常说的内核）
2.ramdisk：
辅助的伪根系统（又叫伪文件系统，放有ext4驱动，相当于开机时模拟一个磁盘）
开机识别，进入boot，识别boot文件系统ext4，进而挂载根

只存放与文件相关的文件
CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS 6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img

centos6,7文件分开放置
CentOS 6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img只放启动相关文件
模块文件：/lib/modules/VERSION-release

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3.CentOS6启动流程

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1.加载BIOS的硬件信息，检查硬件是否正常，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
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

• 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
定义引导设备的顺序，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

• MBR:

446: bootloader, 64: 分区表, 2: 55AA标记位

• GRUB:引导计算机程序

stage1：grub有一部分放在BootLoader446字节里，用来引导计算机程序，称为grub的第一阶段 

stage1.5：第一阶段只有446字节，不足以引导文件系统，所以会用得到1.5阶段，用于加载boot分区的文件系统，负责boot问题

stage2：进入boot目录，可以进入boot/grub/grub.conf这个配置文件，这个文件包括计算机启动所用的程序，非常重要。包括内核kernel和伪文件系统文件，负责挂载根（该开机时会把boot识别为根）

grub负责进入boot，initramfs负责挂载根
刚挂载时，会把boot认为是根，然后启动内核后，以/为根，chroot切根

• 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（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

• 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，并加载相应的硬件驱动
ramdisk --> ramfs 提高速度
CentOS 5: initrd
工具程序：mkinitrd
CentOS 6，7: initramfs
工具程序：mkinitrd, dracut

• 系统初始化：

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

4.init程序的类型：

 CentOS 5之前:
                第一个进程： init,
                配置文件：/etc/inittab
CentOS 6:
               第一个进程：init,
               配置文件：/etc/inittab, /etc/init/*.conf
  CentOS 7:
               第一个进程：systemd,
               配置文件：/usr/lib/systemd/system
                       /etc/systemd/system

CentOS6之前  /sbin/init 
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

5.init初始化

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

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6.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:动作
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，此处一般为指定

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7.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:
 示例：
破解CentOS5和6的root口令

 /etc/init/control-alt-delete.conf
 /etc/init/tty.conf
 /etc/init/start-ttys.conf
 /etc/init/rc.conf
 /etc/init/prefdm.conf

/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##（关闭）：##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##（开机启动）：##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，数字的优先级比字母要高
按照字符排序

eg:

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

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8.chkconfig命令

(1)查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形：

chkconfig [--list] [name]

(2)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

编写一个测试的服务：
chkonfig:- 默认开机时所有模式下都不开启

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(3)删除：

chkconfig --del name

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(4)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

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(5)ntsysv命令 一次只能修改一个级别
Tab键选择OK或者Cencel
空格键选择有没有*号，如果有星号，则启动，
如果没有则在次级别下不启动

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9.xinetd管理的服务

(1)service 命令：手动管理服务

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

(2)瞬态（Transient）服务（非独立服务）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 总配置文件
/etc/xinetd.d/<service>)
与libwrap.so文件链接
用chkconfig控制的服务：chkconfig tftp on

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可以进入文件可以更改非独立服务状态，改过之后重启服务

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注意：

(1)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
(2)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

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 1:2345:respawn（激活）:/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

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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