LinuxDay16——启动流程和内核管理

CentOS 5和6的启动流程

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:　

　　　　glibc

　　库:函数集合,function,调用接口

　　　　过程调用:procedure（没有任何返回值即结果）

　　　　函数调用:function（必有返回值即结果）

　　程序

内核设计流派:

　　单内核设计:集中管理,linux

　　　　把所有功能集成于同一个程序；

　　微内核设计:分散管理,Windows,solaris

　　　　每个功能使用一个单独子系统实现；

Linux内和特点:

　　支持模块化:.ko

　　支持模块的动态装载和卸载；

组成部分:

　　核心文件:/boot/vmlinuz-VERSION-release(压缩格式)

　　　　ramdisk:

　　　　　　CentOS 5:/boot/initrd-VERSION-release.img

　　　　　　CentOS 6:/boot/initrmfs-VERSION-release.img

　　模块文件:/lib/modules/VERSION-release

CentOS 系统启动流程:

I POST:加电自检；

　　ROM:CMOS

　　　　BIOS:Basic Input&Output System

　　　　ROM+RAM

II BOOT Sequence:引导加载次序

　　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用到设备；

　　bootloader:引导加载器,程序

　　　　windows:ntloader

　　　　Linux:

　　　　　　LILO:lInux LOader(早期or安卓手机中)

　　　　　　GRUB:GRand Uniform Bootloader

　　　　　　　　GRUB 0.X:GRUB Legac

　　　　　　　　GRUB 1.X:GRUB2

　　　　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,并把系统控制权交给内核；

　　MBR:主引导记录（0磁道0扇区）

　　　　446:bootloader

　　　　64:fat 磁盘分区表（文件系统分配表）

　　　　2:55AA

　　GRUB:

　　　　bootloader:1st stage 位于MBR（主要目的是找到硬盘上的第二阶段）

　　　　1.5stage（帮助GRUB识别分区文件系统）（安装时匹配好文件系统放置在MBR之后的扇区）

　　　　disk:2nd stage

III 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；

　　　　运行用户控件的第一个应用程序:/sbin/init

　　init程序的类型:

　　　　sysV:init,CentOS 5

　　　　　　配置文件：/etc/inittab

　　　　Upstart:init,CentOS 6

　　　　　　配置文件：/etc/inittab, /etc/init/*.conf

　　　　Systemd:systemd,CentOS 7

　　　　　　配置文件：/usr/lib/systemd/system,/etc/systemd/system

　　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；

　　　　　　ramdisk --> ramfs

　　　　　　CentOS 5:initrd,工具程序：mkinitrd

　　　　　　CentOS 6:initramfs,工具程序：mkinitrd,dracut

　　系统初始化(前半段)：

　　POST --> BootSequence (BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) --> init(取决于配置文件)

IV /sbin/init

　　CentOS 5:

　　　　运行级别：为例系统的运行或维护等应用目的而设定：

　　　　　　0~6:7个级别

　　　　　　0：关机

　　　　　　1：单用户模式(root,无需登录)，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

　　　　默认级别：

　　　　　　3,5

　　　　切换级别

　　　　　　init 0

　　　　查看级别

　　　　　　runlevel

　　　　　　who -r

V 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：

wait：切换至此级别运行一次；

respawn：此process终止，就重新气动之；

initdefault：设定默认运行界别：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;

...

id:3：initdefaule:设定默认级别3

si: :sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

l0：0wait：/etc/rc.d/rc 0

l1：1wait：/etc/rc.d/rc 1

...

　　　　l6：6wait：/etc/rc.d/rc 6

说明 rc 0 --> 意味着读取/etc/rc.d/rc0.d

K*:K##* 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##* 运行次序；数字越小，越先运行；数字越小的服务，通常为被依赖别的服务；

for srv in /etc/rc.d/rc0.d/K*;do

　　$srv stop

done

for srv in /etc/rc.d/rc0.d/S*;do

　　$srv star

done

chkconfig命令

查看服务在所有级别的启动或甘比设定情况；

chkconfig --list name

添加：

SysV的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d(/etc/init.d)

chkconfig --add name

#!/bin/bash

# chkconfig: LLLL(0~6)级别 nn(S#) mm(K#)

删除：

chkconfig --del name

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；省略默认表示2345

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位于/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；

tty1:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty1

tty2:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty2

...

tty6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6

mingetty会自动调用login程序

x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

VI /etc/rc.d/rc.sysinit: 系统初始化脚本

(1)设计主机名；

(2)设置还原信息；

(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

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，启动需要启动的服务 --> 设置登录终端

CentOS 6：

　　init程序为：start其配置文件：

　　　　/etc/inittab, /etc/init/*.conf，

　　　　注意：/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

启动系统时，设置其运行级别1；

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

(4)passwd

GRUB(Boot Loader):

GRUB:GRand Uniform Bootloader

　　GRUB 0.X:GRUB Legac

　　GRUB 1.X:GRUB2

grub Legacy

　　stagel: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

　　sstage2：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

功能

(1)提供菜单、并提供交互式接口

a：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

注意* 若/boot未独立分区(即boot在根下)： grub寻找文件路径为 /boot/grub/grub.conf

若/boot独立分区：grub寻找文件路径为(即绕过boot) /grub/grub.conf

如何识别设备：

(hd#,#)

hd#：硬盘编号，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

(hd0,0)第一块硬盘第一分区

grubd命令行接口

help：获取帮助列表

help KEYWORD ：详细列出信息

find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE查找某个文件

root(hd#,#)

kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE:设定本次启动时间用到的内核文件；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/KERNEL_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；

手动在grub命令行接口启动程序；

grub > root(hd#,#)

grub > kernel /vmlinuz-VERSION-release ro root=/dev/DEVICE

grub > initrd /initramfs-VERSION-release.img

grub > boot

配置文件：/boot/grub/grub.conf

配置项

default=#：指定默认启动的菜单项；菜单项（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/VMLUNZ_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；

　　grub-md5-crypt(openssl) 命令

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；

CentOS7系列启动流程

CentOS7与6版本的不同之处：

6 ： grub0.9和upstart

7 ： grub2和systemd

主要介绍一下grub2和systemd吧，其他的启动流程几乎一样

grub2

/etc/default/grub
/boot/grub2/grub.cfg
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg 生成grub2的配置文件
*在救援模式下修复grub
# chroot /mnt/sysimage
# grub2-install /dev/sda
# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

在grub命令行启动系统
> insmod xfs
> set root=(hd0,1)
> linux16 /vmlinux-... root=/dev/sda2 selinux=0
> initrd16 /initramfs-...

systemd

系统启动和服务器守护进程管理器，负责在系统启动或运行时，激活系统资源，服务器进程和其它进程。

Systemd新特性：

系统引导时实现服务并行启动

按需启动守护进程

自动化的服务依赖关系管理

同时采用socket式与D-Bus总线式激活服务

系统状态快照

unit：表示不同类型的systemd对象

/usr/lib/systemd/system：每个服务最主要的启动脚本设置，类似于6系列的/etc/init.d/目录的功能

/run/systemd/system：系统执行过程中所产生的服务脚本

/etc/systemd/system：管理员建立的执行脚本，功能类似于6系列中/etc/rc.d/rcN.d/Sxx目录的功能

类型：

Service unit: （.service），用于定义系统服务

Target unit: （.target），用于模拟实现运行级别

Device unit: （.device），用于定义内核识别的设备

Mount unit: （.mount），定义文件系统挂载点

Socket unit: （.socket）, 用于标识进程间通信用的socket文件，也可在系统启动时，延迟启动服务，实现按需启动

Snapshot unit: （.snapshot），管理系统快照

Swap unit: （.swap）, 用于标识swap设备

Automount unit：（.automount），文件系统的自动挂载点

Path unit：（.path），用于定义文件系统中的一个文件或目录使用,常用于当文件系统变化时，延迟激活服务

systemctl命令

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