linux的启动过程以及启动注意事项

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前言：连linux的启动原理都不知道？那怎么对linux进行优化？那么问题来了，究竟linux是怎么启动的，哎！总结吧。

内容：

    当然是对启动的总结，慢慢来吧！

1）当给电的时候，主板的控制芯片会对CPU进行重置并且等待电压稳定，等电压稳定之后CPU就开始从FFFF0H处开始执行指令，但是这个地方只有一个跳转指令，跳转到真正的BIOS代码处，这时候BIOS就会进行POST加电自检了，加电－CPU－ROM－BIOS－System Clock－DMA－64KB RAM－IRQ－显卡等。

2）BIOS这个时候就是掌权了，BIOS根据预先设定好的，去找对应分区或者硬盘上的MBR（Master Boot Record）。

3）读取并且执行MBR中的bootloader（主流的就是GRUB）

注意：此时的由于没有加载内核所以并没有文件系统，但是GRUB对文件系统敏感的（file-system sensitive）也就是说能够识别常见的文件系统。

   4）botloader要加载Kernel了，Kernel会如果要想加载根文件系统就要能够识别硬盘分区等，但是此     时会没有硬盘驱动，那么就要有求于initrd（initial ram disk ），内核会将这个文件解开，作为根    文件系统使用，那么启动必须的一些驱动模块就可以通过initrd来加载。

注意：设计 initrd 的主要目的
目的是让系统的启动分为两个阶段。首先，带有最少但是必要的驱动(这些驱动是在配置内核时选择嵌入方式)的内核启动。然后，其它需要的模块将从 initrd 中根据实际需要加载(使用udev 机制，最重要的根文件系统所在硬盘的控制器接口module)。这样就可以不必将所有的驱动都编译进内核，而根据实际情况有选择地加载。对于启动较慢的设备如 usb 设备等，如果将驱动编译进内核，当内核访问其上的文件系统时，通常设备还没有准备好，就会造成访问失败。所以，通常在 initrd 中加载 usb 驱动，然后休眠几秒钟，带设备初始化完成后，再挂载其中的文件系统。  

  5）等待必要的驱动安装好之后，Kernel此时已经知道了文件系统，那么此时Kernel就会去呼叫init程序  ，init程序是系统用户空间的第一个程序，其他的程序都是由这个程序生出来的额，init也会去取的run-  level等信息。

6)    Init执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件准备软件执行的作业环境（如一些网络和始终等）

7)    Init去执行run-level的各种服务

8)    Init执行/etc/rc.d/rc.local档案；

9)    Init执行终端的仿真程序mingetty来启动登录程序(login),等待用户的登录。

2.    上面说了一下启动的大概过程，那么有些具体的细节接下来陈述喽。

1）记录一下运行等级吧，这个事很重要的，windows有安全模式能够修复一些由于错误操作的等带来的问题。那么同理linux也有运行级别可以来解决一些问题。

运行级别：

0：halt 这个是很暴力的停机。

1：single user mode ，这个是直接用管理员身份登录，丝毫不需要密码的方式。当然在登录的时候就是grub引导的时候选择运行级别可以用S,s,single等标示。

2：mutil user mode，no NFS 你懂的，有时候由于NFS服务器的原因，导致不能开机啦，这可怎么办，运行级别2是最好的选择。

3：multi user mode，text mode 这个是很标准的运行级别了，很常用。

4：reserved 保留

5：multi user mode，graphic mode 这个是图形界面啦

6：reboot：重启

介绍几个有用的查询命令：

runlevel 这个命令会有两个结果，第一个结果是上次的运行等级，第二个是本次的运行等级。

who –r 同上

查询内核

uname –r

这里补充一下：实际上在哪个运行级别上运行，都是在运行/etc/rc.d/sysinit 之后，然后根据/etc/inittab 中的内容设置默认的运行级别，实质也就是运行了不同的/etc/rc#.d脚本中的K和S而已。/etc/rc#.d知识对应/etc/rc.d/rc#.d的一个符号链接。

如果要是切换运行等级：init # #是对应的等级（init 0关机，init 6重启），过程是如下：（此处拿运行等级3和运行等级5之间切换）

1.先对比/etc/rc3.d和/etc/rc5.d的K和S文件；

2.切换到的等级中如果有多的K则关闭，少的S就打开。

2）linux的bootloader种类;

1.LILO:linux loader(8GB的限制)

2.GRUB：Grand Unified Bootloader

Stage1：第一阶段是为了引导第二阶段，第一阶段就是为了知道第二阶段的文件系统，如何去读取相关的配置文件。/boot下有很多的stage

*_stage1_5:文件系统的解释代码，根据/boot分区（或/boot所在分区）的具体文件系统类型  而异，如：ext3分区的话就是e2fs_stage1_5。在stage1_5没有被加载以前，系统无法识别任何文件系统（但是可以通过BIOS中断方式INT 13h读取磁盘指定扇区的内容）。

Stage2：GRUB的核心，运行的时候会把系统切换到保护模式，设置好C运行环境之后寻找menulist这个是grub.conf的链接文件。如果没有的话就执行一个shell等待我们输入命令。

总结：grub在第一阶段会加载相关的*_stage1_5文件，然后知道相应的文件系统，然后才能够从文件系统/boot中读取到grub.conf文件，后续加载Kernel和initrd等。

3）具体是什么是grup的配置文件？

grup.conf

default=0  # 设定默认启动的title的编号，从0开始编号

timeout=5  # 等待用户选择的超时时长，单位是秒

splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz  # grub引导系统时的图片

hiddenmenu # 隐藏菜单

password redhat（这里是明文的密码，在加载操作系统的时候进行密码的验证）

password --md5 $1$HKXJ51$B9Z8A.X//XA.AtzU1.KuG. 这个可以用grub-md5-crypt 生成MD5加密后的密码，然后将加密后的密码放在这个地方就行了。

对于linux来说一个操作系统有几个不同版本的内核，所以一个title就对应一个内核。

title Red Hat Enterprise Linux Server (2.6.18-308.el5)  # 内核标题，或操作系统名称，字符串，可自由修改

   root (hd0,0)  # 内核文件所在的设备；对grub而言，所有类型硬盘一律hd，格式为(hd#,N)；hd#, #表示第几个磁盘；最后的N表示对应磁盘的分区；

   kernel /vmlinuz-2.6.18-308.el5 ro root=/dev/vol0/root rhgb quiet   # 内核文件路径，及传递给内核的参数

   initrd /initrd-2.6.18-308.el5.img # ramdisk文件路径

   password --md5 $1$HKXJ51$B9Z8A.X//XA.AtzU1.KuG. 加载内核的时候需要输入密码。

title Install Red Hat Enterprise Linux 5

   root (hd0,0)

   kernel /vmlinuz-5 ks=http://172.16.0.1/workstation.cfg ksdevice=eth0 noipv6

   initrd /initrd-5

   password --md5 $1$FSUEU/$uhUUc8USBK5QAXc.BfW4m.

4）下面说一下，那么如果grub坏掉怎么办。

1.    如何安装grub的stage1（在没有关机的情况下，grup损坏了，修复的过程，如果重启了，那么只能是用救援模式了）

# grub

grub> root (hd0,0)指定内核所在分区

grub> setup(hd0) 安装

注意这个命令使用完之后一定要sync同步到硬盘上之后再重启，否则只能救援模式了。

  2.如果grub损坏怎么办？

  grub.conf配置文件损坏之后就会在进入系统的是后进入到grup命令行模式

此时要做的几件事:

      1.可以用root （hd#自动补全来探测大概/boot在哪个硬盘分区上，一般的0x83就可能是，但是0x82就不用想了，一般是交换分区。

       2.先找到Kernel，initrd，根文件系统在哪里。利用find （hd#,#）/自动补全，查看对应设备分区中是不是有需要的文件。

       3.指定Kernel，用Kernel命令 kernel /vm 自动补齐，属性是ro root=根文件系统所在的位置（磁盘分区）。

       4.指定initrd，同样可以initrd /in  自动补全就行了。

       5.boot引导内核。

         注意：如果在引导过程中出现Kernel panic -not syncing:Attempted to kill init问题那么就在Kernel指定的时候添加selinux=0。

但是重启之后就又会出现进去grup命令行的模式。所以要想每次重启之后都能够顺利的引导要修复grub.conf文件。

        5）  那么Kernel加载之后又是如何初始化的呢？

        Kernel初始化的过程：

        1、设备探测

        2、驱动初始化（可能会从initrd（initramfs）文件中装载驱动模块）

        3、以只读挂载根文件系统；

        4、装载第一个进程init（PID：1）

            那么init是什么东西？init是在/sbin/init 这个进程最主要就是准备软件执行需要的环                  境，init程序都是靠/etc/inittab来规划的。

             /etc/inittab这个文件中又涉及很多的脚本，主要有/etc/rc.d/rc.sysinit,这个文件的作用             有很多的作用，主要还是进行环境的准备。

            /etc/rc这个主要是给不同执行rc1.d  rc2.d等文件系统中文件，rc1.d等这下文件中有很多的             链接文件，这些文件都链接到init中的相应服务脚本，并且要启动的用S表示，后面的数字是说             明启动的顺序。K表示的是要关闭的服务，数字小的先关闭，数字大的则后关闭，同理S的相反。

             /etc/rc.local这个文件主要是里面记录的是用户想要开机启动的除了init启动之后额外的启              动项目。

            还有一个关于模块的/etc/modprobe.conf这里面记录的硬件所要用到的一些驱动模块。

            开机过程中读取的一些服务的参数就是在/etc/sysconf/*下。这下面有哪些文件

            例如：authconfig：规范身份认证的机制。

            Clock：主机的时区等。

            I18n 设定在一些语系方面的使用，

            Keyboard&mouse:键盘和鼠标的形式。

            Network：可以设定是否要启用网络的等。

            这个目录中的文件都是很重要的文件，都是能够在开机的时候要读取到的文件。

        6）  核心和核心模块

        1.核心:/boot/vmlinuz

        核心解压缩需要RAM Disk:/boot/initrd

        核心模块：/lib/modules/version/kernel

        核心原始码:/usr/src/linux

        看一下这里的核心模块。如果我们要加入一个模块的话，我们需要找到驱动的依赖性， /lib/modules/$(uname -r)/modules.dep目录中记载着依赖性。这个目录如何去建立，depmod命令可以做到。

        简单介绍一下depmod命令吧，不加任何参数的话，depmod会主动的去分析目前核心的模块，并且重新的写入/lib/modules/$(uname -r)/modules.dep –A参数则会去寻找比modules.dep内还要新的模块，如果有就会更新。

                                    -n：不写入modul.dep，而是将结果输出到屏幕上

                                    -e:显示出母亲已加载的不可执行的模块名称。

                                    例如：如何将一个新的网卡驱动更行到依赖文件中。

                                             先将驱动放入到/lib/modules/$(uname-r)/kernel/drivers/net下

                                             然后执行depmod

                           注意一下：lsmod就是显示系统中已存在核心中的模块。

        Modinfo是查询模块的信息：

        -a列出作者名称；

        -d：仅列出modules的说明

        -l：仅列出授权。

        -n：仅列出该模块的详细路径。

        2.如何手动加载模块？

        Modprobe会主动的去搜寻module.dep的内容，客服依赖性很方便啊。

        Insmod则是完全由使用者加载一个完整文件名的模块，并不会去分析依赖性，但是会立即加载。例如：insmod /lib/modules/&(uname -r)/kernel/fs/vfat/vfat.ko

        rmmod是移除模块的，-f强制移除，无论是不是在用。-w正在被使用就等待用完之后移除。

        这两个命令有一定的问题就是要加上完整的路径和文件名，如果模块有一定的依赖性就无法完成。

        所以有一个更好用的命令来处理这个问题。

        Modprobe –c 列出目前系统所有的模块！（更详细的代号对应表）

        -l 列出所有在/lib/modules/`uname –r`/kernel 当中所有模块的完整文件名。

        -f强制加载该模块。

        -r 这个类似rmmod

        注意核心模块的额外参数设定在/etc/modprobe.conf.

        7）/etc/init.d/下的文件。SysV风格

        chkconfig –list所有的运行进程            

                                   启动优先次序，关闭优先次序

        # chkconfig: runlevels SS KK

        当chkconfig命令来为此脚本在rc#.d目录创建链接时，runlevels表示默认创建为S*开头的链接，-表示没有级别，默认为S*开头的链接；除此之外的级别默认创建为K*开头的链接；

                 S后面的启动优先级为SS所表示的数字；K后面关闭优先次序为KK所表示的数字；

        # description: 用于说明此脚本的简单功能；\, 续行

        使用chkconfig - –add service_name 加入到系统服务中，也就是要在对应的rc#.d文件中创建相应的文件。

                 Chkconfig– -del service_name 就是删除

                 Chkconfig–level 24 myservice off就是要关闭在2和4运行级别上的服务