Linux的启动流程

Posted 2020-10-08

前言：当我们了解了系统的启动过程，那么系统启动出问题时，我们就能知道什么地方出错了，就能哪里出错修哪里，不需要重装系统。

CentOS6和CentOS7启动流程类似，不过CentOS6和7在启动后期不一样，CentOS6后期是init，CentOS7是systemd，那么细节之处呢，跟着我一块看看吧！

---

linux启动流程（如下图）

上图大概介绍了过程，现在来让我详细介绍一下：

Centos6启动流程

一、POST加电自检

按下电源键首先要检测硬件设备是否能正常运行，如：cpu、内存、硬盘等硬件设备。当然POST不是由硬件去检测(因为硬件也不会啊！)，而是依靠一个软件来完成的，这个软件就是Bios(Basic Input Output System)基本输入输出系统，它安装在CMOS芯片上，上电就是给CMOS加电，然后启动BIOS程序，BIOS会根据CMOS上记录的硬件信息去读取硬件并检测是否能正常运行，之后初始化硬件设备。

二、MBR引导

MBR是存储在硬盘上的0磁道第一扇区中，其大小为512字节；自检硬件没有问题时候，这里以BIOS为例，BIOS将会直接去找硬盘的第一个扇区，找到前446字节，将MBR加载到内存中，MBR将告诉程序下一阶段去哪里找系统grub引导。此阶段属于grub的第一阶段。grub还有1_5阶段和2阶段。

1、stage 1阶段

上图中从地址0000000到000001b0标记的内容便是BootLoader所在的位置，共446字节，即stage1阶段，这一阶段的任务比较简单，就是初始化环境，为后面的阶段做准备，存放在MBR上。

2、stage1_5阶段

由于stage1阶段并不加载文件系统的驱动，所以stage1_5的作用主要是加载/boot所在分区文件系统类型的驱动，使系统能够找到/boot。这些数据最后以*stage1_5这种格式的文件存放在/boot/grub目录下。

3、stage2阶段

有了stage1_5阶段的引导，系统临时以/boot为根，此时系统将去找/boot/grub/grub.conf（针对CentOS 7之前的系统，CentOS 7采用的grub2），这个文件在系统的启动流程中占据这重要的作用；而且在这个文件中定义了系统的内核文件，以及虚拟根文件系统文件。

补充：grub.conf文件：使用vim打开grub.conf文件。另外grub也有自己的配置文件：/boot/grub/grub.conf且通常有个符号链接文件：/etc/grub.conf；

[ [email protected] boot ]#vim grub/grub.conf  

default=0

timeout=5

hiddenmenu

title  linux

root (hd0,0)

kernel /vmlinuz root=/dev/sda2 init=/sbin/init

initrd /initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img

default=0：表示默认以哪个内核启动

timeout=N：表示默认启动倒计时，如果你不选择启动项，倒计时N秒将以默认内核启动

hiddenmenu：表示显示菜单，如果你不写这一项，启动时将隐藏菜单

root （hd0,0）：指定根所在的分区

kernel：指定启动的内核文件；root所在的分区，以及初始化第一个进程等信息

initrd ：指定initramfs文件，即虚拟根文件系统

注意：上述kernel和initrd的顺数是不能交换的。如果顺序颠倒，系统将不能启动。

三、加载Kernel（初始化）

/boot目录下包含vmlinuz，initramfs等内核相关的文件，Boot Loader读取/boot目录下所有文件、配置文件与环境参数信息后，会把内核解压加载到内存中，根据内核提供的功能开始检测，加载各个设备，此次检测与BIOS自检不同，执行到此，后续工作都由内核来完成(因为Boot Loader已把vmlinuz，initramfs加载到内存中)，此时的内核还没有加载磁盘，因为还没有磁盘驱动程序，内核需要通过/boot目录下的虚拟文件系统，也就是initramfs，模拟一个rootfs(根文件系统)，然后加载启动过程中所需要的核心模块，加载后释放rootfs(根文件系统)，然后进行根挂载，在挂载根文件系统时为了避免内核中有bug或操作过程中有bug导致根文件系统被损坏，先只读挂载根文件系统，加载完成后才读写挂载，完成整个挂载根文件系统后，直接去找/sbin/init程序，即开始运行用户空间的第一个程序。

四、启动init进程

grub中默认指定init=/sbin/init程序，可以在grub.conf中kernel行自定义执行程序init=/bin/bash,此时可以绕过下面步骤直接进入bash界面。

(1)读取/etc/inittab文件

inittab文件里面定义了系统默认运行级别，这一步做了一些工作如下：

a)初始运行级别(RUN LEVEL)

b)系统初始化脚本

c)对应运行级别的脚本目录

d)定义UPS电源终端/恢复脚本

e)在虚拟控制台生成getty,以生成终端

f)在运行级别5初始化X

(2)执行/etc/rc.d/rc.sysinit程序

系统初始化一些脚本，主要完成以下工作:

a)设置主机名

b)设置欢迎信息

c)激活udev和selinux可以在grub.conf中,kernel行添加selinux=0以关闭selinux

d)挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统

e)检测根文件系统，并以读写方式重新挂载根文件系统

f)设置系统时钟

g)激活swap设备

h)根据/etc/sysctl.conf文件来设置内核参数

i)激活lvm及software raid设备

j)加载额外设备的驱动程序

k)执行清理操作

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。

不便或不需写为服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d/目录，且又想开机时自动运行的命令，可直接放置于/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。

(3)执行/etc/rc#.d/文件（各种服务）

里面定义的是各种服务的启动脚本，可以ls查看，S开头代表开机启动的服务，K开头的是关机要执行的任务。#代表数字，一个数字代表一个运行级别，共7个运行级别，这里就不多说了。

centos 6中服务命令：chkconfig --lidt rpcbind

注意：run level 的切换：

与run level有关的启动是在/etc/rc.d/rc.sysinit执行完毕后。run level的不同仅是/etc/rc[0-6].d里面启动服务不同而已。

1，要每次启动都执行某个默认的 run level ，则需修改/etc/inittab 内的设置选项，即是 "id:5:initdefault:里面的数字

2，如果仅是暂时更改系统的 run level 时，则使用 inint[0-6] 来进行 run level 的更改，但下次重启时，依旧会是以 /etc/ininttab 的设置为准

当执行 init3 时，系统会：

1），先比较/etc/rc3.d 及 /etc/rc5.d 内的K与S开头的文件

2），在新的 run level 即是 /etc/rc3.d 内有多的K开头的文件，则给予关闭

3），在新的 run level 即是 /etc/rc3.d 内有多的S开头的文件，则给予开启

(4)执行/etc/rc.d/rc.local文件

这里面可以自定义开机启动的命令，是Linux留给用户进行个性化的地方。

五、执行/bin/login程序

执行/bin/login程序，等待用户登录。

CentOS7启动流程

CentOS7和CentOS6启动流程差不多，只不过到init程序时候，改为了systemd，因此详细解释一下systemd后的启动流程

1.uefi或BIOS初始化，开始post开机自检

2.加载MBR到内存

3.GRUB阶段

4.加载内核和inintamfs模块

5.内核开始初始化，使用systemd来代替centos6以前的init程序

(1)执行initrd.target  包括挂载/etc/fstab文件中的系统,此时挂载后，就可以切换到根目录了

(2)从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录

(3)systemd执行默认target配置

centos7表面是有“运行级别”这个概念，实际上是为了兼容以前的系统，每个所谓的“运行级别”都有对应的软连接指向，默认的启动级别时/etc/systemd/system/default.target,根据它的指向可以找到系统要进入哪个模式。

模式：

0 ==> runlevel0.target, poweroff.target

1 ==> runlevel1.target, rescue.target

2 ==> runlevel2.target, multi-user.target

3 ==> runlevel3.target, multi-user.target

4 ==> runlevel4.target, multi-user.target

5 ==> runlevel5.target, graphical.target

6 ==> runlevel6.target, reboot.target

(4)systemd执行sysinit.target

有没有很眼熟？是的，在CentOS6上是被叫做rc.sysint程序，初始化系统及basic.target准备操作系统，所以他们两个还是有相似之处。

(5)systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务

(6)systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local

6.systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务

getty.target我们也眼熟，它是启动终端的systemd对象。如果到此步骤，系统没有被指定启动图形桌面，到此就可以结束了，如果要启动图形界面，需要在此基础上启动桌面程序。

7.systemd执行graphical需要的服务

介绍个chkconfig命令：

查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形：

chkconfig [–list] [name]

例：查看所有服务： chkconfig --list

例：更改服务权限： chkconfig --level 3 network off

添加：chkconfig –add name

删除：chkconfig –del name

修改指定的链接类型：chkconfig [–level levels] name

|off|reset>

–level LLLL:指定要设置的级别；省略时表示2345；

结束：结尾了，我再给大家看一张更加详细的图，使你们能更清楚的了解启动流程。