Linux系统启动详解

系统启动流程:

POST --> BIOS(Boot Sequence引导次序) --> MBR(bootloader,446byte) --> Kernel --> initrd(initramfs) --> (ROOTFS) --> /sbin/init(/etc/inittab)

内核设计风格：

单内核：

所有功能都在一个内核中。Linux采用单内核，但是采用了微内核的设计思想。LWP（轻量级进程 light weight pprocess）。

核心：

/boot/vmlinuz-verison 

动态加载ko（kernel object 内核专用模块）。

内核模块（ko）：/lib/modules/KERNELVERISON/

常见的装载内核模块命令：

#insmod

#modprobe

微内核：

把其他功能做成子内核。Windows Solaris。真正意义上的多线程。

内核提供的功能：

文件系统

进程管理

内存管理

网络管理

安全功能

驱动程序

内核初始化过程：

1.设备探测。

2.驱动初始化

可能从initrd（initramfs（RHEL6））件中装载驱动模块。

3.以只读模式挂载根文件系统（rootfs）。

4.装载用户空间内第一个进程init（PID=1）

initrd：

一个中间层系统，在系统启动是提供必要的基本驱动，生成一个临时根，为内核提供访问真正根文件系统所需要的基本驱动程序。待内核成功挂载根文件系统后，会把临时根下的 /proc、 /sys、/dev移动到真的根下。

ramdisk --> initrd RHEL5 把内存模拟成磁盘使用。

ramfs --> initramfs RHEL6 把内存模拟成磁盘使用。

#chroot TEMPROOTDIR [COMMAND] 临时切换为根目录

例如：

#chroot /tmp/virroot /bin/csh

#ldd FILE 显示二进制文件所依赖共享库。

init:

系统启动的第一个进程。

bin文件路径：

/sbin/init

/etc/init

/bin/init

内核将会依次按以上目录顺序查找init，若都无法找到init，则内核会执行/bin/sh。

配置文件：

/etc/inittab

每一行记录一个要启动或运行的服务（进程）。

设定的任务：

1.设定默认运行级别。

2.运行系统初始化脚本。

/etc/rc.d/rc.sysinit

3.按照以下顺序运行指定运行级别对应目录下的下的服务类脚本。

/etc/rc.d/init.d

/etc/rc.d/rcNUM.d

/etc/rc.d/rc.local

4.设定ctrlaltdel组合键的动作。

5.定义ups电源在电源故障或恢复是执行的操作。

6.启动虚拟终端（level为2345）。

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1

...

6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

7.启动图形终端（level为5）。

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

每行结构如下：

id:runlevels:action:process

id：服务参数的标示，1~4个字符。

id 默认RUNLEVEL

si 系统初始化

l0~l6 指定RUNLEVEL

ca 拦截到ctrl+alt+del

pf 电源失效

pr 电源恢复

NUM 配置NUM号虚拟终端

x 启动x服务

runlevels：在哪个级别下运行。

action：在某个事件下执行的动作。

initdefault 设定默认运行级别。

sysinit 系统初始化。

wait 级别切换至此级别时执行。

ctrlaltdel 重启。

powerfail 电源失效。

powerokwait 电源失效后至关机前电源恢复。

respawn 一旦程序终止会重新启动。

process：要运行的程序，定义使用绝对路径。

/etc/init/*.conf

该目录下的文件是把inittab文件进行切片后产生的许多.conf文件。都是基于事件驱动编写的。

重启init：

#init q

#telinit q

#kill -HUP 1

运行级别RUNLEVEL：

各个级别区别在于启动的服务不同。

0：halt

1：single user mode 

直接怡管理员身份登录，无需验证。

2：mulit user mode no NFS

不启动NFS等网域功能相关的服务器。

3：mulit user mode text mode

命令行模式

4：reseved 

保留级别，暂时未定义。

5：mulit user mode graphic mode

图形模式

6：reboot

运行级别的设定：

修改/etc/inittab

查看运行级别：

#runlevel

LSATLEVEL CURRENTLEVEL 

其中LASTLEVEL表示上一个级别，N表示没切换过。CURRENTLEVEL表示当前级别。

切换运行级别：

#init [OPTION] LEVEL

[OPTION]

LEVEL

0 关机

1 单用户模式

2 命令行模式（不启用NFS）

3 命令行模式

4 保留模式

5 图形界面

6 重启

S 单用户模式

s 单用户模式

/etc/rc.d/rc.sysinit 

设置系统的基本环境，完成以下任务：

  1.激活udev和selinux。

  2.根据/etc/sysctl.conf文件来设定内核参数。

  执行sysctl -p。

  3.设定系统时钟。

  4.装载键盘映射。

  5.启用swap分区。

  执行swapon -a -e。

  6.设置主机名，从/etc/sysconfig/network中读取HOSTNAME参数。

  7.文件系统检测，根据/etc/fstab，检查并挂载其他文件系统。并且在无错误以后，将根以读写方式重新挂载。

  8.初始围硬件设备。

  定义在/etc/modprobe.conf中的模块

  ISA、PnP的设备

  USB设备

  9.启动RAID和LVM

  10.如有必要，卸载initrd

  11.初始化串行设备。根据/etc/rc.serial进行初始化。默认无此脚本，需要自行建立。

  12.清理过期的锁文件（/var/lock/subsys/*）和IPC文件。

  13.重新设置磁盘参数，根据/etc/sysconfig/harddisk DEVICE。

/etc/rc.d/init.d/*

服务类脚本，SysV风格，存放在/etc/rc.d/init.d下。有一个链接文件/etc/init.d --> /etc/rc.d/init.d。

脚本至少接受以下参数：

start|stop|restart|status|reload|condrestart（有条件重启，已启动的重启，未启动的不重启。）

脚本共有特性：

#chkconfig: RUNLEVELS SS KK

RUNLEVELS 启动级别

RUNLEVELS可以用-表示没有级别默认为SNUM开头的链接，即全部都是KNUM开头的链接。

SS 启动的优先级

KK 关闭的优先级

当使用chkconfig命令为此脚本在rcNUM.d目录创建链接时，RUNLEVEL表示默认创建为SNUM开头的文件，除此之外的级别均默认创建为KNUM开头的链接。S后边的启动优先级为SS所表示的数字，K后边的关闭优先级次序为KK所表示的数字。一般SS+KK=99。

#description: DESCRIPTIONS

描述信息，用户说明此脚本的简单功能。可以使用\进行续行。

/etc/rc.d/rc.local

/etc/rc.d/rcNUM.d/S99local --> /etc/rc.d/rc.local

/etc/rc.local --> /etc/rc.d/rc.local

在系统启动最后执行的服务，准确说应该是脚本。不方便定义为服务等的命令都可以在其中写入，在用户登录前执行。

例如命令行模式登陆式的显示的欢迎内容等。

GRUB：GRand Unified Bootloader 

grub启动流程：

stage1：装在MBR中。目的是为了引导stage2。

stage1.5：用来识别常见的文件系统。

stage2：位于内核所在分区。/boot/grub/。

/etc/grub.conf 

grub配置文件。是链接文件，指向/boot/grub/grub.conf

主要内容如下：

default=0 

设定默认启动的title编号，编号从0开始。

timeout=5

等待选择超时时间。单位是秒。

splashimeage=(hd0,0)/grub/palash.xmp.gz

指定grub背景图片。

hidenmenu

是否隐藏菜单。

password --md5 PASSWORD

设定GRUB的编辑的密码。可以使用grub-md5-crypt来生成加密的密码。

title TITLENAME

内核标题或者是OS的名称，可自由修改。

root (hdDISKNUM,PARTNUM) 

指定内核文件所在的设备和分区。对grub而言，所有硬盘一律显示为为hd。DISKNUM表示磁盘序号，PARTNUM表示分区序号。

kernel KERNEL CMDLINE

指定kernel路径即传递给内核的参数。参数文件可以在/proc/cmdline中看到。

initrd INIDRD

指定initrd路径。

password --md5 PASSWORD 启动内核或OS的密码。

安装grub：

#fdisk DEVICE

/dev/PART1 用来做boot

/dev/PART2 用来做sysroot

#mkdir /DIR/boot

#mount /dev/PART1 /DIR/boot

#grub-install --root-directory=/DIR DEVICE

此种方式要保证把内核文件所在分区挂载在/boot上。grub只要指定/boot所在的父目录就能自动找到/boot。

#vim /DIR/boot/grub.conf

修复grub：

安装grub stage1：

#grub

grub> root (hdDISKNUM,PARTNUM) 指定内核所在的磁盘和分区。

grub> setup (hdDISKNUM) 在指定的硬盘上安装grub。

grub> quit

grub.conf文件丢失：

开机进入grub后操作。

grub> find (hdDISKNUM,PARTNUM)/ 

按tab键会显示出相关文件。

grub> root (hdDISKNUM,PARTNUM)

grub> kernel /KERNEL

grub> initrd /INITRD

grub> boot

#mingetty [OPTION] 启动终端

[OPTION]

--loginprog=/bin/login 启动中断后执行的程序。默认为/bin/login。

#agetty [OPTION] PROT BAUDRATE  替代getty命令。

[OPTION]

-l LOGIN PROGRAME 指定登陆程序

-n 不需要用户输入用户名。不需要用户输入登录信息。配合-l一起使用。

例如：

#agetty -l /bin/bash 38400  登陆bash并将波特率设定为38400。

#stty [OPTION] DEVICE SETTING 改变和显示终端设备。

[OPTION]

-F --file=DEVICE 打开并使用指定的设备

SETTING：

size 显示行（rows）列（columns）数。

speed 显示终端速率。

例如：

#stty -F /dev/console size 物理终端

25 80 25行80列。

#stty -F /dev/console speed

38400 每秒38400个字符

#chkconfig [OPTION]

指定SysV风格脚本，自动在/etc/rcNUM.d下创建链接。

[OPTION]

--list SERVICE  列出所有独立守护进程的启动设定。不加参数显示所有设定。

--add SERVICE

自动创建链接，将SERVICE添加到chkconfig控制的服务列表中。下次系统启动生效。

--del SERVICE 

删除SERVICE所有链接文件。

--level [RUNLEVELS] SERVICE on|off 

指定级别为RUNLEVELS，SERVICE启动或关闭。对于瞬时守护进程不需要指定RUNLEVLES。RUNLEVELS可以省略，省略默认为2345级别。

守护进程的类型：

独立守护进程

瞬时守护进程

不需要关联至运行级别。

xinetd：超级守护进程。管理所有瞬时守护进程。需要关联运行级别。

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