Linux基础模块--day10(linux系统启动过程)

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• Linux运维(基础模块)--day10
  • Linux启动过程
    • CentOS6的启动流程

Linux运维(基础模块)--day10

Linux启动过程

Linux的系统组成

内核+跟文件系统

内核实现的功能

进程管理, 内存管理, 网络协议栈, 文件系统, 安全功能, 驱动程序
内核是linux的整个核心, 内核即是linux, 其他程序都是通过调度内核来实现的

运行中系统环境分层

内核空间+用户空间
内核空间: 由内核代码组成, 拥有系统级别权限, 可直接更改硬件
用户空间: 由各种引用程序组成, 通过调度内核来完成各种复杂的功能任务

CentOS6的启动流程

先来上个图(新标签打开图)

• 硬件启动

简单说一下这一步的流程：打开电源；POST自检；BIOS逐一排查设备启动顺序；如果是硬盘启动，读取硬盘的MBR的BootLoader。（这里默认MBR分区，暂不考虑GPT分区)

这里主要有三个需要了解的地方BIOS启动顺序、MBR和BootLoader。BIOS启动顺序大部分人应该都知道，我就不赘述了。

1. MBR
   MBR（Main Boot Record），是硬盘的0柱面，0磁道、1扇区（第一个扇区），称为主引导扇区，也称为主引导记录。它由三部分组成：主引导程序（BootLoader）、硬盘分区表DPT（Disk Partition table）和硬盘有效标志（55AA）。
   注：硬盘默认一个扇区大小为512字节。
   第一部分，主引导程序（BootLoader）占446个字节，负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。
   第二部分，硬盘分区表DPT占64个字节，有4个分区表项，每个分区表项占16个字节，硬盘中分区有多少以及每一个分区的大小都记录在其中。
   第三部分，硬盘有效标志，占2个字节，固定为55AA。如果这个标志位0xAA55，就认为这个是MBR。
2. BootLoader
   不同的系统有不同的主引导程序（BootLoader）。Windows使用的是NTLDR（NT Loader，Windows NT系列操作系统）、Bootmgr（Boot Manager，Windows Vista，7，8，10），Linux一般使用的是grub（也叫grub legacy）和grub2。

CentOS6一般使用的是grub。GRUB（GRand Unified Bootloader）是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。

• Grub引导菜单

简单说一下这一步的流程：GRUB程序加载执行并引导kernel（内核）程序，其中有三个阶段。

grub引导阶段的文件都在/boot/grub/目录下

1. Stage1阶段
   这一阶段其实执行的就是系统安装时预先写入到MBR的Bootloader程序。它的任务仅是读取（加载）硬盘的0柱面，0磁道，2扇区的内容（/boot/grub/stage1）并执行。

[root@CentOS6 ~]# ll /boot/grub/stage1
-rw-r--r--. 1 root root 512 Mar 13  2018 /boot/grub/stage1

这一阶段，使硬件初始化，为Stage2准备RAM空间（内存空间），读取Stage2到RAM空间（应该涉及到了Stage1.5阶段）。就是Stage1.5阶段或Stage2阶段的入口，引导进入Stage1.5阶段或Stage2阶段。

另外，这一阶段并没有识别文件系统的能力。　　

2. Stage1.5阶段
   这一阶段是Stage1阶段和Stage2阶段的桥梁，具有识别分区文件系统的能力，此后grub程序便有能力去访问/boot/grub/stage2，并将其读取到内存执行。

[root@CentOS6 ~]# ll -h /boot/grub/stage2　　//大于512字节了
-rw-r--r--. 1 root root 124K Mar 21  2018 /boot/grub/stage2
[root@CentOS6 ~]# ls /boot/grub/*stage1_5　　//有各种文件系统格式
/boot/grub/e2fs_stage1_5     /boot/grub/minix_stage1_5
/boot/grub/fat_stage1_5      /boot/grub/reiserfs_stage1_5
/boot/grub/ffs_stage1_5      /boot/grub/ufs2_stage1_5
/boot/grub/iso9660_stage1_5  /boot/grub/vstafs_stage1_5
/boot/grub/jfs_stage1_5      /boot/grub/xfs_stage1_5

3. Stage2阶段
   这一阶段会（初始化本阶段需要用到的硬件，检测系统的内存映像，）解析grub的配置文件/boot/grub/grub.cnf，根据配置文件加载内核镜像到内存中，通过initrd程序建立虚拟根文件系统，最后调用（转交）内核

[root@CentOS6 ~]# cat /boot/grub/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/vg_centos6-lv_root
#          initrd /initrd-[generic-]version.img
#boot=/dev/sda
default=0　　//设置默认启动项为第一个内核
timeout=5　　//菜单项等待选项时间为5秒
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz　　//菜单背景图片
hiddenmenu　　//隐藏菜单
//这里有时候会有passwrod参数，意思是进入急救模式（单用户模式）的密码是多少，可以是明文密码，可以是加密密码
//例如password --md5 $1$1S9Xy$1MuGZSoPc2vAtkW.jvz0X/，这代表进入急救模式的password经过MD5加密，加密密码为$1$1S9Xy$1MuGZSoPc2vAtkW.jvz0X/
title CentOS 6 (2.6.32-642.el6.x86_64)　　//菜单项名称
root (hd0,0)　　//grub查找stage2文件及kernel文件所在设备分区，grub的根。第一块硬盘的第一个分区
//启动的内核
kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/vg_centos6-lv_root rd_NO_LUKS rd_NO_MD rd_LVM_LV=vg_centos6/lv_swap crashkernel=128M LANG=zh_CN.UTF-8 rd_LVM_LV=vg_centos6/lv_root  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
initrd /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img　　//内核匹配的ramfs文件，img是镜像文件

• kernel内核引导

通过内存中的虚拟根文件系统，加载驱动，然后切换到真正的根文件系统，并执行/sbin/init程序。

• 初始化系统进程

/sbin/init程序会读取/etc/inittab文件确认运行级别，然后执行/etc/rc.d/rc脚本，根据确认的运行级别启动对应/etc/rc.d/rc#.d/目录下的服务（#为0~6），与此同时执行系统初始化脚本/etc/rc.sysinit（软链接，指向/etc/rc.d/rc.sysinit），还会加载/etc/rc.local（软链接，指向/etc/rc.d/rc.local文件）用户自定义服务（脚本）。

这里有个有意思的地方，/etc/rc.d/目录下的文件几乎在上一次都有相应的软链接（也就是/etc/目录下），唯一没有的/etc/rc.d/init.d/目录又似乎与/etc/init.d/目录完全相同

[root@CentOS6 ~]# ls -ld /etc/rc*
lrwxrwxrwx.  1 root root    7 Mar 13  2018 /etc/rc -> rc.d/rc
lrwxrwxrwx.  1 root root   10 Mar 13  2018 /etc/rc0.d -> rc.d/rc0.d
lrwxrwxrwx.  1 root root   10 Mar 13  2018 /etc/rc1.d -> rc.d/rc1.d
lrwxrwxrwx.  1 root root   10 Mar 13  2018 /etc/rc2.d -> rc.d/rc2.d
lrwxrwxrwx.  1 root root   10 Mar 13  2018 /etc/rc3.d -> rc.d/rc3.d
lrwxrwxrwx.  1 root root   10 Mar 13  2018 /etc/rc4.d -> rc.d/rc4.d
lrwxrwxrwx.  1 root root   10 Mar 13  2018 /etc/rc5.d -> rc.d/rc5.d
lrwxrwxrwx.  1 root root   10 Mar 13  2018 /etc/rc6.d -> rc.d/rc6.d
drwxr-xr-x. 10 root root 4096 Feb 18 02:17 /etc/rc.d
lrwxrwxrwx.  1 root root   13 Mar 13  2018 /etc/rc.local -> rc.d/rc.local
lrwxrwxrwx.  1 root root   15 Mar 13  2018 /etc/rc.sysinit -> rc.d/rc.sysinit
[root@CentOS6 ~]# ls /etc/rc.d/
init.d  rc0.d  rc2.d  rc4.d  rc6.d     rc.sysinit
rc      rc1.d  rc3.d  rc5.d  rc.local
[root@CentOS6 ~]# diff -ruNa /etc/rc.d/init.d/ /etc/init.d/

/etc/inittab文件

[root@CentOS6 ~]# cat /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:

这个文件直接看最后一行的那个数字就好了，我这里是5，就代表启动级别是5。
另外，还需要了解下系统的启动级别：
0　　关机
1　　单用户模式、维护模式、急救模式，都可以
2　　多用户模式，但没有网络
3　　完整的多用户模式
4　　预留级别，暂时没用，不用考虑
5　　图形界面，XWindows
6　　重启

/etc/rc.d/rc#.d/目录
在启动时执行的/etc/rc.d/rc脚本，会调用/etc/rc.d/rc#.d/目录下的文件

[root@CentOS6 ~]# ls /etc/rc.d/rc5.d/
K01smartd        K50dnsmasq     K73winbind         K88sssd          S01sysstat       S12rsyslog         S24nfslock           S26udev-post       S82abrt-ccpp
K02oddjobd       K50xinetd      K74ntpd            K89netconsole    S02lvm2-monitor  S13cpuspeed        S24rpcgssd           S28autofs          S82abrtd
K05wdaemon       K60nfs         K75ntpdate         K89rdisc         S08ip6tables     S13irqbalance      S25blk-availability  S50bluetooth       S90crond
K10psacct        K61nfs-rdma    K75quota_nld       K92pppoe-server  S08iptables      S13rpcbind         S25cups              S50kdump           S95atd
K10saslauthd     K69rpcsvcgssd  K76ypbind          K95firstboot     S10network       S15mdmonitor       S25netfs             S55sshd            S99certmonger
K15htcacheclean  K71cgred       K84wpa_supplicant  K95rdma          S11auditd        S22messagebus      S26acpid             S70spice-vdagentd  S99local
K15httpd         K72cgconfig    K87restorecond     K99rngd          S11portreserve   S23NetworkManager  S26haldaemon         S80postfix

K开头的文件：要停止的服务（脚本），从01开始关闭，数字越小越优先关闭
S开头的文件：要启动的服务（脚本），从01开始启动，数字越小越优先启动
这些文件其实都是软链接，指向的都是/etc/rc.d/init.d/目录下的文件

[root@CentOS6 ~]# ll /etc/rc.d/rc5.d/K01smartd
lrwxrwxrwx. 1 root root 16 Mar 13  2018 /etc/rc.d/rc5.d/K01smartd -> ../init.d/smartd

• 初始化成功登录shell终端

用户登录