CentOS 6的系统启动流程

zhoujun.g

一、POST加电自检

    按下电源后ROM芯片中的CMOS程序执行并检测CPU、内存等设备是否存在并正常运行，CMOS中的程序叫BIOS，可以设置硬盘接口，网卡声卡开关之类的简单设置。一般PC机主板上有一个纽扣电池，这个电池就是给ROM供电的，可以保证主板断电后BIOS的一些基本设置不会重置。
    下面是一个比较新的主板的BIOS，在老主板上一般只有英文不会有中文界面，老式主板只支持键盘操作不支持鼠标，现在很多新主板已经可以支持鼠标操作了。

二、引导加载次序Boot Sequence
    在系统启动前计算机是不知道你系统在哪里的，需要按照设备启动顺序一次查找引导加载器器bootloader，这个查找次序可以自己在BIOS中设定，一般在boot选项中设置，【注意】不同厂商不同版本的主板设置方法是不同的，请以厂商的官方说明为准。


三、引导加载器bootloader
    前面说了系计算机是不知道系统在哪里的，所以需要程序进行引导，这个引导的程序就叫bootloader，不同操作系统的bootloader是不同的，windows使用的bootloader程序是ntloader，只能对windows进行引导不能对其他系统进行引导，而Linux的bootloader叫GRUB，可以对其他操作系统进行引导（包括windows），正是因为这样，所以在装既有Windows又有Linux的双系统的时候，需要先装Windows，再装Linux。



    功能：提供一个菜单，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。


    bootloader的引导程序GRUB放在MBR中。

四、引导加载器程序GRUB
    1、grub legacy
    前面提到GRUB是bootloader阶段的一个程序，这是Centos中最常用的引导程序，CentOS 6安装的是grub legacy
    下面是CentOS 6的grub legacy

    按e:进入编辑模式，用于编辑菜单；

    然后按c: 进入命令模式，交互式接口；

    常用的命令有

#help: 获取帮助列表
#help KEYWORD: 详细帮助信息
#find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE：
#root (hd#,#)设定grub的根设备
#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
#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；    CentOS 6中grub的配置文件保存在/boot/grub/grub.conf中

[root@localhost grub]# vim grub.conf
# grub.conf generated by anaconda
#
# Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file
# NOTICE:  You have a /boot partition.  This means that
#          all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg.
#          root (hd0,0)
#          kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/mapper/VolGroup-lv_root
#          initrd /initrd-[generic-]version.img
#boot=/dev/sda
default=0
timeout=5
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS (2.6.32-431.el6.x86_64)
        root (hd0,0)
        kernel /vmlinuz-2.6.32-431.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/VolGroup-lv_root rd_NO_LUKS rd_NO_MD rd_LVM_LV=VolGroup/lv_swap crashkernel=auto LANG=zh_CN.UTF-8 rd_LVM_LV=VolGroup/lv_root  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
        initrd /initramfs-2.6.32-431.el6.x86_64.img    其中常用的配置
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；
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；
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；
password --md5 STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证；    2、GRUB2
    CentOS 7上安装的是gurb2

[root@localhost ~]# rpm -q grub2
grub2-2.02-0.34.el7.centos.x86_64    下面是centos7的GRUB，如果什么都不选，在3秒后系统会进入默认设置的那一项系统。

    按e进入GRUB编辑
    按ctrl+c进入命令行模式


    常用的命令行命令有下面这些：

1. help
    查看命令用法，显示所有可用命令
    help search
    search 命令用法
2. ls
    列出当前的所有设备。如 (hd0) (hd0,1) (hd0,5) (hd1) (hd1,1) (hd1,2) .......
    ls -l
    详细列出当前的所有设备。对于分区，会显示其label及uuid。
    ls /
    列出当前设为root的分区下的文件
    ls (hd1,1)/
    列出(hd1,1)分区下文件
3. search
    search -f /ntldr
    列出根目录里包含ntldr文件的分区，返回为分区号
    search -l LINUX
    搜索label是LINUX的分区。
    search --set -f /ntldr
    搜索根目录包含ntldr文件的分区并设为root，注意如果多外分区含有ntldr文件，set 失去作用
4. loopback
    loopback命令可用于建立回放设备，如
    loopback lo0 (hd1,1)/abc.iso
    可以使用lo0设备来访问abc.iso里的内容，比如说，可以从abc.iso里的软盘映像中启动
    loopback lo0 (hd1,1)/aa.iso
    linux (lo0)/memdisk
    initrd (lo0)/abc.img
    要删除某一回放设备，可以使用-d参数：
    loopback -d lo0
5. set
    使用set可以设置变量的值
    set root=
    set timeout=
    需要调用变量的值时，使用${AA}，如set root=(hd1,1)
    则${root}=(hd1,1)
6. pager
    分页显示。
    set pager=1
    满页时暂停，按space继续
    set pager=0
    取消分页
7. linux
    linux取代grub中的kernel    CentOS 7的/boot/grub2/grub.conf官方建议是不要随便修改的，一般都是在grub.d文件下生成新的启动目录，再重新生成


    默认启动的修改可通过/boot/grub2/grubenv文件修改
[root@localhost grub2]# vim grubenv
# GRUB Environment Block
saved_entry=CentOS Linux (3.10.0-327.el7.x86_64) 7 (Core)
#########################################################    可以进入/etc/grub.d下查看

[root@localhost grub.d]# ls
00_header  01_users  20_linux_xen     30_os-prober  41_custom
00_tuned   10_linux  20_ppc_terminfo  40_custom     README    进入README可以查看grub.d中文件的说明
[root@localhost grub.d]# cat README
All executable files in this directory are processed in shell expansion order.
  00_*: Reserved for 00_header.
  10_*: Native boot entries.
  20_*: Third party apps (e.g. memtest86+).
The number namespace in-between is configurable by system installer and/or
administrator.  For example, you can add an entry to boot another OS as
01_otheros, 11_otheros, etc, depending on the position you want it to occupy in
the menu; and then adjust the default setting via /etc/default/grub.#00 _ *:为00 _header保留
#10 _ *:本机引导条目
#20 _ *:第三方应用程序(例如memtest86)五、进入kernel
    在GRUB中选择对应的kernel进入，然后kernel会对自身进行初始化
    探测可识别到的所有硬件设备。
    加载硬件驱动程序。
    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，在CentOS 6上是init，在CentOS 7上是Systemd
    内核组成部分：
        kernel: 内核核心，一般为bzImage，通常在/boot目录下,名称为vmlinuz-VERSION-RELEASE；
        kernel object: 内核对象，一般放置于/lib/modules/VERSION-RELEASE/
六、运行init
    CentOS 6上init所在的位置是在/sbin/init，init共分为7个级别

#0：关机
#1：单用户模式(root, 无须登录), single, 维护模式；
#2: 多用户模式，会启动网络功能，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    例如你要关机可直接输入init 0进行关机操作

[root@localhost sbin]# init 0     如果要查看当前系统运行的init级别可使用runlevel或者who -r

[root@localhost sbin]# runlevel
N 5
[root@localhost sbin]# who -r
         运行级别 5 2016-04-10 18:25    init的配置文件在/etc/inittab
[root@localhost sbin]# vim /etc/inittab
# inittab is only used by upstart for the default runlevel.
#
# ADDING OTHER CONFIGURATION HERE WILL HAVE NO EFFECT ON YOUR SYSTEM.
#
# System initialization is started by /etc/init/rcS.conf
#
# Individual runlevels are started by /etc/init/rc.conf
#
# Ctrl-Alt-Delete is handled by /etc/init/control-alt-delete.conf
#
# Terminal gettys are handled by /etc/init/tty.conf and /etc/init/serial.conf,
# with configuration in /etc/sysconfig/init.
#
# For information on how to write upstart event handlers, or how
# upstart works, see init(5), init(8), and initctl(8).
#
# Default runlevel. The runlevels used are:
#   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
#   1 - Single user mode
#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
#   3 - Full multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11
#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
#
id:5:initdefault:
#这里定义的默认运行级别为5    配置文件中的格式是：id:runlevel:action:process
    此配置文件每行定义一个级别
id：指入口标识符，它是一个字符串，对于getty或mingetty等其他login程序项，要求id与tty的编号相同，否则getty程序将不能正常工作。
runlevel：init的系统运行级别
action：是用来定义后面process的运行方式，常用的有下面几种
        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
process：为具体的执行程序，    例如设置为l0:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
    /etc/rc.d/rc是一个Shell脚本，它接受5作为参数，去执行/etc /rc.d/rc5.d/目录下的所有的rc启动脚本，/etc/rc.d/rc5.d/目录中的这些启动脚本实际上都是一些链接文件，而不是真正的rc 启动脚本，真正的rc启动脚本实际上都是放在/etc/rc.d/init.d/目录下。而这些rc启动脚本有着类似的用法，它们一般能接受start、stop、restart、status等参数。
    /etc/rc.d/rc5.d/中的rc启动脚本通常是K或S开头的链接文件。
#K开头的文件：运行次序是数字越小，越先运行；数字越小的服务，通常为依赖到别的服务；关闭服务。
#S开头的文件：运行次序是数字越小，越先运行；数字越小的服务，通常为被依赖到的服务；启动服务。[root@localhost rc5.d]# pwd
/etc/rc.d/rc5.d
[root@localhost rc5.d]# ls
K01numad         K69rpcsvcgssd      S05cgconfig     S23NetworkManager    S80postfix
K01smartd        K73winbind         S07iscsid       S24nfslock           S82abrt-ccpp
K02oddjobd       K75ntpdate         S08ip6tables    S24rpcgssd           S82abrtd
K05wdaemon       K75quota_nld       S08iptables     S25blk-availability  S84ksm
K10psacct        K76ypbind          S10network      S25cups              S85ksmtuned
K10saslauthd     K84wpa_supplicant  S11auditd       S25netfs             S90crond
K15htcacheclean  K85ebtables        S11portreserve  S26acpid             S95atd
K15httpd         K86cgred           S12rsyslog      S26haldaemon         S97libvirtd
K15svnserve      K87restorecond     S13cpuspeed     S26hypervkvpd        S99certmonger
K46radvd         K88sssd            S13irqbalance   S26udev-post         S99libvirt-guests
K50dnsmasq       K89rdisc           S13iscsi        S28autofs            S99local
K50netconsole    K95firstboot       S13rpcbind      S50bluetooth
K50snmpd         K99rngd            S15mdmonitor    S55sshd
K50snmptrapd     S01sysstat         S20kdump        S58ntpd
K60nfs           S02lvm2-monitor    S22messagebus   S70spice-vdagentd七、运行系统初始化脚本

    系统初始化脚本对应的文件是/etc/rc.d/rc.sysinit
    大概就是这个样子，因为太长，省略了很多

[root@localhost rc.d]# vim rc.sysinit
#!/bin/bash
#
# /etc/rc.d/rc.sysinit - run once at boot time
#
# Taken in part from Miquel van Smoorenburg's bcheckrc.
#
HOSTNAME=$(/bin/hostname)
set -m
if [ -f /etc/sysconfig/network ]; then
    . /etc/sysconfig/network
fi
if [ -z "$HOSTNAME" -o "$HOSTNAME" = "(none)" ]; then
    HOSTNAME=localhost
fi
if [ ! -e /proc/mounts ]; then
        mount -n -t proc /proc /proc
        mount -n -t sysfs /sys /sys >/dev/null 2>&1
fi
######################后面的省略######################其中主要的内容就是
#(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；八、启动系统服务
    centos6下的系统服务脚本都放在/etc/rc.d/init.d或者/etc/init.d中，可以看到两个文件中的内容是一样的,因为/etc/init.d链接到了/etc/rc.d/init.d中
[root@localhost init.d]# ll /etc/init.d
lrwxrwxrwx. 1 root root 11 2月  20 18:57 /etc/init.d -> rc.d/init.d
[root@localhost rc.d]# cd -
/etc/rc.d/init.d
[root@localhost init.d]# ls
abrt-ccpp         cups          iscsi              netfs           rdisc        spice-vdagentd
abrtd             dnsmasq       iscsid             network         restorecond  sshd
abrt-oops         ebtables      kdump              NetworkManager  rngd         sssd
acpid             firstboot     killall            nfs             rpcbind      svnserve
atd               functions     ksm                nfslock         rpcgssd      sysstat
auditd            haldaemon     ksmtuned           ntpd            rpcidmapd    udev-post
autofs            halt          libvirtd           ntpdate         rpcsvcgssd   wdaemon
blk-availability  hsqldb        libvirt-guests     numad           rsyslog      winbind
bluetooth         htcacheclean  lvm2-lvmetad       oddjobd         sandbox      wpa_supplicant
certmonger        httpd         lvm2-monitor       portreserve     saslauthd    ypbind
cgconfig          hypervkvpd    mdmonitor          postfix         single
cgred             ip6tables     messagebus         psacct          smartd
cpuspeed          iptables      netcf-transaction  quota_nld       snmpd
crond             irqbalance    netconsole         radvd           snmptrapd    通过chkconfig命令可以查看什么系统级别下开启了哪些服务，以及添加服务到系统中并在指定级别下启动
    查看chkconfig --list

[root@localhost rc5.d]# chkconfig --list
NetworkManager  0:关闭 1:关闭 2:启用 3:启用 4:启用 5:启用 6:关闭
abrt-ccpp       0:关闭 1:关闭 2:关闭 3:启用 4:关闭 5:启用 6:关闭
abrtd           0:关闭 1:关闭 2:关闭 3:启用 4:关闭 5:启用 6:关闭
acpid           0:关闭 1:关闭 2:启用 3:启用 4:启用 5:启用 6:关闭
atd             0:关闭 1:关闭 2:关闭 3:启用 4:启用 5:启用 6:关闭
auditd          0:关闭 1:关闭 2:启用 3:启用 4:启用 5:启用 6:关闭
autofs          0:关闭 1:关闭 2:关闭 3:启用 4:启用 5:启用 6:关闭    添加chkconfig --add 服务名，在添加的时候需要将对应的服务放入/etc/init.d中，并在服务脚本中加入chkconfig: LLLL nn nn
    写到LLLL的init级别就是S的，没写得就是K的，第一个nn代表S的数字，第二个nn代表K的数字
[root@localhost init.d]# chkconfig --add httpd    删除chkconfig --del 服务名
[root@localhost init.d]# chkconfig --del httpd      【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；因此，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。
九、打印登录提示符
    系统在启动完服务后会打印登录提示符，然后输入账号密码，进入对应的命令行界面或图形界面。
十、总结
    系统的启动流程总的来说分成以下几个步骤：

    1、加电自检

    2、按照BIOS中设置的Boot Sequence查找有bootloader程序的设备

    3、加载MBR中的bootloader程序GRUB

    4、进入GRUB设置的默认kernel

    5、kernel初始化

    6、运行init程序

    7、运行系统初始化脚本

    8、启动对应服务

    9、打印登录提示符





以上只是本人对系统启动流程的理解，若有不对之处请指出，本人会对其进行修改。

感谢马哥教育的老师和同学的帮助
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