linux基础之CentOS系统启动流程

Posted 2020-08-26

CentOS系统启动流程

 Linux系统的组成部分：内核+根文件系统 

  内核：进程管理、内存管理、网络协议栈、文件系统、驱动程序、安全功能

   IPC：Inter Process Communication

    消息队列、semerphor、shm

    socket

    

 运行中的系统环境可分为两层：内核空间、用户空间 

  用户空间：应用程序（进程或线程）

  内核空间：内核代码（系统调用）

  

 内核设计流派：

  单内核设计：把所有功能集成于同一个程序；

   Linux

  微内核设计：每种功能使用一个单独的子系统实现；

   Windows, Solaris

   

  

  Linux内核特点：

   支持模块化：  .ko (kernel object)

   支持模块运行时动态装载或卸载；

   

   组成部分：

    核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release 

    ramdisk：

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

     CentOS 6,7：/boot/initramfs-VERSION-release.img

    模块文件：/lib/modules/VERSION-release 

    

 CentOS 系统的启动流程：

  

  POST：加电自检；

   ROM：CMOS

    Bios：Basic Input and Output System

    

   ROM+RAM 

   

  Boot Sequence：

   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要用到的设备；

   

   bootloader：引导加载器，程序；

     Windows：ntloader

     Linux：

      LILO：LIinux  LOader

      GRUB：Grand Uniform Bootloader

       GRUB 0.X：Grub Legacy

       GRUB 1.X：Grub2

       

     功能：提供一个菜单，允许用户选择要启动的系统或不同的内核版本； 把用户选定的内核装载到RAM中的特定空间中，解压、展开，而后把系统控制权移交给内核；

     

    MBR：Master Boot Record

     512bytes：

      446bytes：bootloader

      64bytes：fat 

      2bytes：55AA 

      

    GRUB：

     bootloader：1st stage

     Partition：filesystem driver, 1.5 stage

     Partition：/boot/grub, 2nd stage

      

    注意：UEFI，GPT

   

   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；

     运行用户空间的第一个应用程序：/sbin/init

     

    init程序的类型：

     CentOS 5-：SysV init

      配置文件：/etc/inittab 

      

     CentOS 6：Upstart

      配置文件：/etc/inittab

       /etc/init/*.conf

       

     CentOS 7：Systemd

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

      

    ramdisk：

     

     Linux内核的特性之一：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 6,7: initramfs

       工具程序：dracut, mkinitrd

       

   系统初始化流程（内核级别）： POST --> BootSequence(BIOS) --> BootLoader（MBR）--> Kernel（ramdisk）--> rootfs（readonly）--> /sbin/init ()

   

  /sbin/init：

   

   CentOS 5： SysV init

    

    运行级别：为了系统的运行或维护等目的而设定的机制；

     0-6：7个级别；

      0：关机, shutdown

      1：单用户模式(single user)，root用户，无须认证；维护模式；

      2、多用户模式(multi user)，会启动网络功能，但不会启动NFS；维护模式；

      3、多用户模式(mutli user)，完全功能模式；文本界面；

      4、预留级别：目前无特别使用目的，但习惯以同3级别功能使用；

      5、多用户模式(multi user)， 完全功能模式，图形界面；

      6、重启，reboot

      

     默认级别：3, 5

     

     级别切换：init #

     

     级别查看：

      who -r

      runlevel 

      

    配置文件：/etc/inittab 

     

     每行定义一种action以及与之对应的process

      id:runlevels:action:process 

       id：一个任务的标识符；

       runlevels：在哪些级别启动此任务；#，###，也可以为空，表示所有级别；

       action：在什么条件下启动此任务；

       process：任务；

       

      action：

       wait：等待切换至此任务所在的级别时执行一次；

       respawn：一旦此任务终止，就自动重新启动之；

       initdefault：设定默认运行级别；此时，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脚本；

       

      例如：

       id:3:initdefault: 

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

       

       l0:0:wait:/etc/rc.d/rc  0

       l1:1:wait:/etc/rc.d/rc  1

       …………

       l6:6:wait:/etc/rc.d/rc  6

        意味着去启动或关闭/etc/rc.d/rc3.d/目录下的服务脚本所控制服务；

         K*：要停止的服务；K##*，优先级，数字越小，越是优先关闭；依赖的服务先关闭，而后关闭被依赖的；

         S*：要启动的服务；S##*，优先级，数字越小，越是优先启动；被依赖的服务先启动，而依赖的服务后启动；

         

        rc脚本：接受一个运行级别数字为参数；

         

         脚本框架：

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

           $srv  stop

          done

          

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

           $srv  start

          done

          

         /etc/init.d/* (/etc/rc.d/init.d/*)脚本执行方式：

          # /etc/init.d/SRV_SCRIPT  {start|stop|restart|status}

          # service  SRV_SCRIPT   {start|stop|restart|status}

          

         chkconfig命令：管控/etc/init.d/每个服务脚本在各级别下的启动或关闭状态；

          

          查看：chkconfig  --list   [name]

          

          添加：chkconfig  --add  name

          

           能被添加的服务的脚本定义格式之一：

            #!/bin/bash

            #

            # chkconfig: LLL  NN NN

            # description:  

            

          删除：chkconfig  --del  name

          修改指定的链接类型：

           chkconfig  [--level  LEVELS]  name  <on|off|reset>

            --level LEVELS：指定要控制的级别；默认为2345；

        

        注意：正常级别下，最后启动的一个服务S99local没有链接至/etc/init.d下的某脚本，而是链接至了/etc/rc.d/rc.local （/etc/rc.local）脚本；因此，不便或不需写为服务脚本的程序期望能开机自动运行时，直接放置于此脚本文件中即可。

        

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

       ... ...

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

       

        （1）mingetty会调用login程序；

        （2）打开虚拟终端的程序除了mingetty之外，还有诸如getty等；

        

     

      系统初始化脚本：/etc/rc.d/rc.sysinit

       (1) 设置主机名；

       (2) 设置欢迎信息；

       (3) 激活udev和selinux；

       (4) 挂载/etc/fstab文件中定义的所有文件系统； 

       (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) 根据/etc/sysctl.conf文件来设置内核参数；

       (8) 激活lvm及软raid设备；

       (9) 激活swap设备；

       (10) 加载额外设备的驱动程序；

       (11) 清理操作； 

        

    总结（用户空间的启动流程）： /sbin/init (/etc/inittab) 

     设置默认运行级别 --> 运行系统初始化脚本，完成系统初始化 --> 关闭对应级别下需要停止的服务，启动对应级别下需要开启的服务--> 设置登录终端 [--> 启动图形终端]

     

   CentOS 6：

    

    init程序：upstart，但依然为/sbin/init，其配置文件：

     /etc/init/*.conf, /etc/inittab（仅用于定义默认运行级别）

     

      注意：*.conf为upstart风格的配置文件；

       

      rcS.conf

      rc.conf

      start-ttys.conf

      

   CentOS 7：

    

    init程序：systemd，配置文件：/usr/lib/systemd/system/*,  /etc/systemd/system/*

    

    完全兼容SysV脚本机制；因此，service命令依然可用；不过，建议使用systemctl命令来控制服务；

    

     # systemctl  {start|stop|restart|status}  name[.service]

     

  博客作业：CentOS系统启动流程；