Linux系统启动流程

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POST（加电自检）-->bootsequence（引导次序，BIOS）-->Boot Loader（MBR）-->Kernel+ramdisk（临时根，initrd，initramfs）-->mount rootfs（根切换）-->/sbin/init（配置文件，CentOS 5:/etc/inittab, CentOS6 /etc/init/*.conf）

设置默认运行级别-->指定系统初始化脚本-->初始化额外的硬件设备并加载驱动程序-->启动（关闭）服务（/etc/rc.d/rc#.d，/etc/rc.d/init.d/）-->/etc/rc.d/rc.local-->设置CtrlAltDel组合的功能-->启动终端（mingetty），并在终端附加登录程序（login）-->如果级别为5，则要启动X server；

一、POST加电自检：

  当我们打开计算机电源，计算机首先会读取BIOS信息，BIOS中记录了CPU、内存、设备启动序列、硬盘等信息；然后对系统启动关键硬件设备进行检测，如果出现严重故障则停机；如果是一般故障，会发出报警提示，等待故障清楚；如果没有故障，加电自检完成。

  BIOS（Basic Input Output System）是保存于主板CMOS芯片中的程序代码；

  CMOS（ComplementaryMetal Oxide Semiconductor）：是主板上的ROM芯片；

二、获取引导次序，读取MBR：

  加电自检完成之后：CPU会读取BIOS信息中的设备启动序列，按照次序引导，按次序找引导设备，第一个有引导程序（MBR）的设备即为启动PC server所用到的设备；

  可作为启动设备：光驱，便携式移动设备，硬盘，网卡（系统引导，PXE）

    PXE实现系统引导：DHCP，tftp(kernel+ramdisk)

  MBR（主引导记录，Master BootRecord）：

  MBR位于磁盘的0磁道0扇区，占用512个字节：

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446bytes：Boot Loader，主程序； 64bytes：PartitionTable，硬盘分区表，每16bytes标记一个分区，一共4分区；3个主分区，1个扩展分区，扩展分区还可以划分为若干个逻辑分区； 2bytes：MBR有效性标记；

三、Boot Loader：

  操作系统内核运行之前的一段小程序，选择要启动的内核（在当前磁盘的某或某些分区上）；

1、Boot Loader比较常见的有GRUB和LILO：

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LILO：LInux Loader   0-1023范围内的柱面构成的分区的内核文件，通常应用与嵌入式计算机； GRUB：GRand Unified Bootloader   CentOS 5&6：Grub 0.97   CentOS7：Grub2 1.96

2、GRUB：GRand Unified Bootloader
  1）、grub程序由两段组成：

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stage1：位于MBR中(0柱面 0磁道 1扇区)； stage1_5：位于MBR随后的扇区； stagr2：读取grub.conf配置文件，并实现引导功能的扩展；

   grub目录和配置文件位置：


  2）、grub的功能：

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1、提供菜单，并提供交互式接口；   e：进入编辑模式；   a：直接修改内核参数；   c：进入grub命令行模式； 2、允许用户选择要启动的内核或系统；   允许传递引导参数给内核；   选择界面可隐藏； 3、为编辑功能提供保护机制；   启用内核文件：选择运行制定的内核需要先输入密码；   传递参数：使用e命令需要先输入密码；

    在菜单选择倒计时界面按任意键进入grub菜单：

    按e键进入编辑菜单可以看到kernel和initrd：

  3）、grub命令行接口：

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>root(DEVICE)：指定哪个分区为接下来要启动的系统或内核文件所在的分区；   所有硬盘都识别为hd； 不同的硬盘基于数字标识：如hd0,hd1等； 同一个硬盘上的不同分区，也使用数字标识，如hd0,0 hd1,5； >find(DEVICE)/path/to/file：查找文件 >kernel：指定要运行的内核文件； >initrd：为要运行的内核指定其可用的ramdisk文件； >boot：启动此前配置好的内核或系统；

  按c键进入grub命令行接口：

  4）、配置文件grub.conf：

    文件位置：/boot/grub/grub.conf

  参数：

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default=：选择第几个title配置的内核或系统，各title从0开始编号； timeout=#：菜单显示的超时时长； splashimage=/path/to/some_image_file：指定菜单的背景图片；此图片只能为14bits色，xpm格式，gzip压缩； hiddenmenu：隐藏菜单 titleTILTE STRING：显示于菜单中的标题； root：指定引导分区； kernel：指定kernel位置； initrd：指定initramfs位置；

  在grub菜单按a键可在内核加载前编辑内核参数：

  常用参数：

1	single：单用户模式启动；

  5）、grub保护机制：

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1、生成密码：   #grub-md5-crypt 2、保护编辑功能，则需要title之外的添加：   #password--md5 密码串 3、保护使用某内核，则需要内核对应的title之下添加：   #password--md5 密码串

  6）、安装grub的方式：

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使用grub-install命令：   #grub-install [--root-directory=/path/to/somewhere] DEVICE     --root-directory=/path/to/somewhere   /path/to/somewhere：内核及initrd文件所在的分区的挂载点的父目录，且此挂载点必须叫boot； 例如：/dev/sdb1:/mnt/boot   #grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb

四、kernel+ramdisk：

  根据grub设定的内核映像所在路径，系统读取内核文件，并进行解压缩操作；系统将解压缩后的内核放在内存中，完成内核自身初始化；探测所能识别的硬件设备，并加载驱动程序，完成核心环境建立；

  要读取内核文件必须访问根文件系统要加载根文件系统所在的设备，而此时根文件系统没有挂载，要挂载根文件系统需要根文件系统所在设备的驱动程序。为解决这个问题，grub在加载内核同时，也把ramdisk加载到内存中并运行；

  展开ramdisk镜像文件：


  ramdisk在内存中表现为一个虚拟根文件系统initfs，里面有如同Linux根目录下的bin、sbin、dev、etc、lib、proc、usr、var、tmp等目录；initfs将内核与真实根建立联系，内核通过initfs加载驱动程序，然后进行根切换，挂载真实根目录；至此内核加载完成；

1、kernel：

  内核的功能：进程管理、文件系统、硬件驱动（在内核模式下运行）、内存管理、安全功能（SELinux）、网络子系统；

  1）、内核设计流派：

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单内核体系结构：   linux：支持模块化，模块可以动态装卸载   linux内核：核心+外围模块     核心：/boot/vmlinux-VERSION-release     模块：/lib/modules/VERSION-release       .ko：kernel object     ramdisk：/boot/initramfs-VERSION-release.img       在内核启动过程中装载根文件系统时有用；模块间有可能存在依赖关系； 微内核体系结构：   windows、solaris

  2）、内核的某些功能：

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编译进内核本体 编译成内核模块 [M] 不选择使用     [ ]

  3）、内核模块管理：

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#lsmod：显示内核已装载模块 动态装卸载模块：   #modprobe -rMOD_NAME：卸载；   #modprobe MOD_NAME：装载；   #insmod/path/to/module_file：装载；   #rmmod MOD_NAME：卸载； 查看某模块的详细信息：   #modinfo MOD_NAME 检查并生成模块间依赖关系的命令：   #depmod

2、ramdisk：

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CentOS 5：SysV，init；/etc/inittab--> /etc/rc.d/rc.sysinit； CentOS 6：upstart，init；/etc/init/*.conf（/etc/inittab） --> /etc/rc.d/rc.sysinit   #chkconfig CentOS 7：systemd， init；/usr/lib/systemd/system/；借鉴MAC OS X；   #systemctl

五、/sbin/init：

  内核加载完成之后，第一个运行的程序就是/sbin/init，该文件会先读取/etc/init/rcS.conf文件：

设定系统运行级别：

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0-6:7个运行级别：   0：关机；   1：single usermode，single，s，S，不启动网络功能，不启动用户认证，单用户模式（维护模式）；   2：multi usermode，不支持NFS功能；   3：完全多用户模式，文本接口，不启动图形界面；   4：未使用；预留级别；   5：完全多用户模式，图形接口；   6：重启； #init：切换运行级别；

六、/etc/rc.d/rc.sysinit：系统初始化脚本

查看/etc/rc.d/rc.sysinit文件部分内容：

初始化设置流程：

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设定主机名：读取/etc/sysconfig/network文件中的HOSTNAME参数，并以之设定主机名； 打印文本欢迎信息： 激活SELinux和udev； 挂载/etc/fstab文件中定义的其他文件系统； 激活swap； 检测根文件系统，并以读写方式重新挂载； 设置系统时钟； 根据/etc/sysctl.conf设置内核参数； 激活LVM和RAID设备； 加载额外设备的驱动程序； 清理操作；

七、启动内核模块：

  依据/etc/modprobe.d/*.conf文件装载内核模块：

八、执行指定运行级别的脚本程序：

  /etc/rc.d/rc#.d/：启动指定的默认级别的默认为启动的服务，停止指定的级别下默认为关闭的服务；

  查看/etc/rc.d/rc3.d/目录：

1、目录中为链接文件指向服务脚本：

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S##：默认启动的服务； K##：默认停止的服务； ##：01-99，数字越小，越优先启动或关闭；   先启动的后关闭（自动解决依赖关系）；

2、chkconfig：创建或改变连接文件；

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#chkconfig --add SRV_SCRIPT：创建； #chkconfig --del SRV_SCRIPT：删除； #chkconfig SRV_SCRIPT {on|off}：开机自动{启动|关闭}；   默认为2345级别；   --level###### 脚本如果期望能够被chkconfig命令使用，要在脚本中添加如下行：   #chkconfig:- 85 15     -：当此脚本由chkconfig控制时，默认哪些级别就是开启的；     85：启动优先级；     15：关闭优先级；

九、/etc/rc.d/rc.local：

  是一个脚本，通常为系统启动完成的最后运行一个脚本；

    定义一些组合键的功能：通常是Ctrl+Alt+Delete；

    初始化字符终端；

    如果有需要，启动图形终端；

十、/bin/logon：

  登陆程序：显示登陆提示符，等待用户输入username和passwd；