centos启动流程

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CentOS 系统的启动流程：
POST：加电自检；

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到的设备；
bootloader：引导加载器，程序；

                    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，而后把系统控制权移交    给内核；
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



/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，启动对应级别下需要开启的服务--> 设置登录终端 [--> 启动图形终端]

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

CentOS 5：/boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS 6,7：/boot/initramfs-VERSION-release.img

CentOS 系统的启动流程：
1.POST：加电自检；
2.Boot Sequence：
BIOS: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到的设备；
bootloader：引导加载器，程序；

        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，而后把系统控制权移交给内核；
3.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

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

CentOS 5： 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)，root用户，无须认证；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(mutli user)，完全功能模式；文本界面；
4、预留级别：目前无特别使用目的，但习惯以同3级别功能使用；
5、多用户模式(multi user)， 完全功能模式，图形界面；
6、重启，reboot

默认级别：3, 5

级别切换：init #

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##*，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；
S*：要启动的服务；S##*，优先级，数字越小，越是优先启动；被依赖的服务先启动，而依赖的服务后启动；

rc脚本：接受一个运行级别数字为参数；

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

/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}

chkconfig命令：管控/etc/init.d/每个服务脚本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  NN NN
# description:  

删除：chkconfig  --del  name
修改指定的链接类型：
chkconfig  [--level  LEVELS]  name  <on|off|reset>
--level LEVELS：指定要控制的级别；默认为2345；

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下的某脚本，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机自动运行时，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；


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；
(11) 清理操作；

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，启动对应级别下需要开启的服务--> 设置登录终端 [--> 启动图形终端]

CentOS 6：

init程序：upstart，但依然为/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；

rcS.conf
rc.conf
start-ttys.conf

CentOS 7：

init程序：systemd，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]

博客作业：CentOS系统启动流程；

回顾：

CentOS 6启动流程：
POST --> Boot Sequence(BIOS) --> Boot Loader (MBR) --> 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 --> 关闭或启动对应级别下的服务 --> 启动终端
GRUB(Boot Loader)：-----只能访问基本磁盘分区/boot。
grub: GRand Unified Bootloade
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) 提供菜单、并提供交互式接口
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
可隐藏此菜单
(3) 为菜单提供了保护机制
为编辑菜单进行认证
为启用内核或操作系统进行认证
如何识别设备：


(hd#,#)----第几块磁盘的第几个分区。
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
例：(hd0,0)---第一块硬盘的第一个分区。
grub的命令行接口
help: 获取帮助列表  ---grup help
help KEYWORD: 详细帮助信息 -----grup >help root
find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE：--->-find (hd0,0)/vmlinuz-2.6   (可tab补全，需要制定磁盘)
root (hd#,#)---- grub >root (hd0,0) 设定那个磁盘分区为根分区
kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE: 设定本次启动时用到的内核文件；额外还可以添加许多内核支持使用的cmdline参数；
  例如：init=/path/to/init,     selinux=0（禁用）
initrd /PATH/TO/ITRAMFS_FILE: 设定为选定的内核提供额外辅助文件的ramdisk（ramdisk必须与内核版本完全匹配）；
boot: 引导启动选定的内核；
手动在grub命令行接口启动系统：
grub> root (hd#,#)----指明根设备
grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE ---指明内核文件
grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img----指明initramfs文件
grub> boot----启动


配置文件：/boot/grub/grub.conf<----/etc/groub.conf  链接文件


配置项：#cat /etc/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_PIC_FILE：指明菜单背景图片文件路径.xpm格式14位色；
hiddenmenu：隐藏菜单；
password [--md5] STRING: 菜单编辑认证；
title TITLE：定义菜单项“标题”, 可出现多次；---它之下的内容必须缩进
root (hd#,#)：grub查找stage2及kernel文件所在设备分区；为grub的“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；---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-md5-crypt命令
fdd
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；
安装grub
(1) grub-install
grub-install --root-directory=ROOT /dev/DISK

(2) grub
grub> root (hd#,#)
grub> setup (hd#)
练习：
1、新加硬盘，提供直接单独运行bash系统；
2、破坏本机grub stage1，而后在救援模式下修复之；
3、为grub设置保护功能；
博客作业：grub应用；

Linux Kernel：

        CentOS启动流程：POST --> Bootloader(BIOS, MBR) --> Kernel(initrd) --> rootfs --> switch_root --> /sbin/init
            root    (hd0,0)
            kernel
            initrd

        ldd命令：
                - print shared library dependencies
                ldd [OPTION]... FILE...    #ldd /bin/ls
     取得个命令的库文件路径： # ldd  /bin/ls |grep -o "/lib[^[:space:]]*"

内核设计体系：单内核、微内核
Linux：单内核设计，但充分借鉴了微内核体系的设计的优点；为内核引入了模块化机制；
内核的组成部分：
kernel：内核核心，一般为bzImage，通常位于/boot目录，名称为vmlinuz-VERSION-release；vmlinuz-2.6.32-573.el6.x86_64
kernel object：内核对象，即内核模块，一般放置于/lib/modules/VERSION-release/
               内核模块与内核核心版本一定要严格匹配；

[   ]：N
[M]：Module

：Y，编译进内核核心大多数程序可共享。

内核：动态装载和卸载；

ramdisk：辅助性文件，并非必须，这取决于内核是否能直接驱动rootfs（根文件系统）所在的设备；
目标设备驱动，例如SCSI设备的驱动；
逻辑设备驱动，例如LVM设备的驱动；
文件系统，例如xfs文件系统；

ramdisk：是一个简装版的根文件系统；仅仅是为了让内核找到真正的文件系统，做文件系统切换的。

内核信息获取：
uname命令：- print system information
格式：uname [OPTION]...
                     -r：内核的release号（发行号）
                     -n：主机名
文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release


模块信息获取和管理：
lsmod命令：- Show the status of modules in the Linux Kernel-----已经安装过的
            显示的内容来自于/proc/modules
modinfo命令：- Show information about a Linux Kernel module----包括已安装，未安装。
                                                    显示指定的内核模块的详细信息

modinfo [-F field] [-k kernel] [modulename|filename...]  例如：#modinfo ext4
-F field： 仅显示指定字段的信息； #modinfo  -F depends,filename ext4=modinfo -n ext4
-n：显示文件路径；

modprobe命令：- Add and remove modules from the Linux Kernel
格式：modprobe  [-r]  module_name
模块的动态装载：modprobe  module_name  #modprobe btrfs
动态卸载：modprobe  -r  module_name  #module -r btrfs

depmod命令：
- Generate modules.dep and map files.
内核模块依赖关系文件的生成工具；

模块的装载和卸载的另一组命令：
insmod命令：
insmod  [filename]  [module options...]
filename：模块文件的文件路径；

rmmod命令：
rmmod  [module_name] #rmmod btrlfs

ramdisk文件的管理：----
(1) mkinitrd命令----cent 5
为当前使用中的内核重新制作ramdisk文件：
# mkinitrd [OPTION...] [<initrd-image>] <kernel-version>
--with=<module>：除了默认的模块之外需要装载至initramfs中的模块；
--preload=<module>：initramfs所提供的模块需要预先装载的模块；

示例： ~]# mkinitrd  /boot/initramfs-$(uname -r).img   $(uname -r)

(2) dracut命令--cent 6,7
- low-level tool for generating an initramfs image
# dracut [OPTION...] [<image> [<kernel version>]]

示例： ~]# dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img  $(uname -r)

内核信息输出的伪文件系统：
/proc：内核状态和统计信息的输出接口；同时，还提供一个配置接口，/proc/sys；
参数：
只读：信息输出；例如/proc/#/*
可写：可接受用户指定一个“新值”来实现对内核某功能或特性的配置；/proc/sys/

/proc/sys:
net/ipv4/ip_forward  相当于  net.ipv4.ip_forward

(1) sysctl命令
专用于查看或设定/proc/sys目录下参数的值；
sysctl [options]  [variable[=value]]
查看：
# sysctl  -a
# sysctl  variable
修改其值：
# sysctl  -w  variable=value
(2) 文件系统命令（cat, echo)
查看：
# cat  /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE
设定：
# echo  "VALUE"  > /proc/sys/PATH/TO/SOME_KERNEL_FILE

注意：上述两种方式的设定仅当前运行内核有效；

(3) 配置文件：/etc/sysctl.conf,  /etc/sysctl.d/*.conf
立即生效的方式：sysctl  -p  [/PATH/TO/CONFIG_FILE]

内核参数：
net.ipv4.ip_forward：核心转发；
vm.drop_caches：
kernel.hostname：主机名；
net.ipv4.icmp_echo_ignore_all：忽略所有ping操作；

/sys目录：

sysfs：输出内核识别出的各硬件设备的相关属性信息，也有内核对硬件特性的可设置参数；对此些参数的修改，即可定制硬件设备工作特性；

udev：通过读取/sys目录下的硬件设备信息按需为各硬件设备创建设备文件；udev是用户空间程序；专用工具：devadmin, hotplug；

udev为设备创建设备文件时，会读取其事先定义好的规则文件，一般在/etc/udev/rules.d/目录下，以及/usr/lib/udev/rules.d/目录下；