Linux启动和内核管理

Posted 2020-10-19

系统启动和内核管理

Linux组成

Linux:kerne+rootfs(应用程序)

      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

      roots:程序和glibc

      函数:相当于命令的集合

      库:函数集合,function,调用接口(头文件负责描述)

     过程调用:procedure,无返回值

             函数调用:function

      程序:二进制执行文件

内核设计:

      单内核(monolithic kernel):Linux

    把所有功能集成于一个同一个程序

      微内核(micro kernel):Windows,Solaris

    每种功能使用一个单独子系统实现

内核

Linux内核特点:

     支持模块化:.ko(内核对象)

           如:文件系统,硬件驱动,网络协议等

     支持内核模块的自动化的装载和卸载

组成部分:

     核心文件:/boot/vmlinuz-VERSION-release(存放着最重要的一些文件)

         ramdisk:辅助的伪文件系统

         Centos5;/boot/initrd-VERSION-release.img

         Centos6,7:/boot/initramfs-VERSION-release.img

     模块文件:/lib/modules/VERSION-release(大部分功能模块)

/lib/modules(存放着大部分的驱动)

Centos6启动过程

POST加电启动检查→MBR引导→GRUB→加载内核

启动流程:

POST:Power-On-Self-Test

     ROM(只读):Bios,保存着有关计算机系统重要的基本输入输出程序,加电就会运行这些程序,系统信息设置,开机加电自检程序等

     RAM(此处不代表内存):断电也不会丢失RAM中的数据,因为主板有电池,在BIOS中调整的顺序会保存在此处

     按次序查找引导设备,第一个有引导程序的设备为本次启动设备(可在BIOS中调整)

bootloader:引导加载器(用来启动计算机的一段儿程序),引导程序

     windows:ntloader,仅仅是启动OS,只可以启动Windows

     Linux:早期用LILO(LInux LOader只能用来引导Linux)来引导Linux,grub引导Linux也可以引导Windows

           GRUB:GRand Unified Bootloader

                GRUB 0.X:老版本

MBR:

     446:bootloader(grub的第一阶段),64:分区表,2:55AA

GRUB:

     primary boot loader:1st stage(grub的第一阶段)

                         1.5 stage(用来读取boot分区的文件系统驱动)两者都是以二进制方式存储

     读取文件系统驱动,用initramfs-VERSION-release中的文件来读取文件系统驱动;

Centos5 ramdisk:模拟了一块儿磁盘,还需将模拟的磁盘转换为文件系统再转换为磁盘

Centos6 ramfs:直接给了一个文件系统,通过文件系统访问磁盘

系统初始化

         POST-->BootSequence(BIOS)-->Bootloader(MBR)-->kernel(ramdisk)-->rootfs(只读)-->init(systemd)

ramdisk文件制作:

   mkinitrd "文件名(最好是原名)`uname -r`.img" `uname -r`(为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件)

init程序的类型

SysV:init,Centos 5之前

   配置文件/etc/inittab

Upstart:init,Centos6

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

Systemd：systemd, CentOS 7 

   配置文件：/usr/lib/systemd/system 

            /etc/systemd/system

开机启动流程:

post

mbr boot loader grub

/boot/vmlinxz

/boot/initramfs.

/sbin/init

/etc/inittab

/etc/rcN.d/ --> /etc/init.d/xxx

/etc/rc.d/rc.local

login

模式(在/etc/inittab中调整开机模式):

0:关机

1:单用户模式

2:多用户模式,不具有NFS功能

3:多用户模式(跟2几乎相同,并且是字符界面)

4:未使用,暂时没用上

5:图形界面

6:重启

默认级别:3,5

切换级别:init #

查看级别:runlevel

Centos 5的配置文件:/etc/inittab

ntsysv查看开机启动的程序

chkconfig --list "程序名称"

  --add 添加到开机启动的服务

  "程序名称" on 开机启动

  --del "程序名称" 删除服务开机启动

  

(1)默认模式定义

(2)系统初始化脚本

(3)运行模式对应的脚本

/etc/rc#.d/下存放了S开头的一系列启动文件,数值越小,启动优先级最高;

同时存放了K开头的一系列停止文件,数值越小,关闭优先级越高

/etc/rc#.d/S99local作用是写开机要做的事情

/etc/rc.d/rc.local中放的内容是随着服务器开机启动而启动

xinetd管理的服务

瞬态:服务被xinetd进程所管理

进入的请求首先被xinetd代理

配置文件:/etc/xinetd.conf、/etc/xinetd.d/<servicename>

当/boot目录下的vmlinux文件丢失的时候,可以使用光盘救援模式将光盘中isolinux下的vmlinux改名并复制到/boot目录下即可

cp /mnt/cdrom/isolinux/vmlinux /mnt/sysimage/vmlinux-`uname -r`即可

当/boot目录丢失的时候进入救援模式执行

rpm -ivh /mnt/cdrom/Package/kernel-xxxxxx --force --root=/mnt/sysimage/

grub legacy

grub

    stage1:mbr

    stage1_5(1.5阶段):mbr之后的扇区

grub.conf(grub的配置文件)

/etc/grub.conf中指明了根分区的位置,找到了根文件之后就可以找到/下面的一系列进程,然后进行启动

安装grub

(1)grub-install

   安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上,并复制GRUB相关文件到DIR/boot目录下

    grub-install [--root-directory=DIR](指定grub安装的位置的父目录) /dev/DISK 440个字节的修复方法 grub-install /dev/sda

(2)grub(交互式命令,hd写的是boot挂载点的第几块硬盘,hd0,0就是第一块硬盘的第一个分区)

    root(hd#,#)

    setup(hd#)

破解root口令(必须要在服务器面前)

(1)启动过程中出现选择菜单后输入"a"在后方输入1进入单用户模式

(2)进入后passwd root设置新密码

(3)在/etc/grub.conf文件中追加"password fang"则是将进入单用户模式加为明文密码

grub-md5-crypt可生成随机md5密码,将生成的随机密码复制到/etc/grub.conf中password后面则是将进入单用户模式加密

grub-crypt生成随机密码,将生成的随机密码复制到/etc/grub.conf中的password -encrypted 后方

启动口令:/etc/grub.conf启动的菜单下面添加password -encrypted "生成的随机密码"可将启动也添加上密码

配置文件:/boot/grub/grub.conf

default=#:设定默认启动的菜单项;

timeout=#:指定菜单项等待选项选择的时长

splashimage(hd#,#)/PATH/XPM_FILE:菜单背景图片

password:启动菜单编辑设定密码

hiddenmenu:隐藏菜单

title：定义菜单项标题

root(hd#,#):查找stage2及kernel文件所在设备分区;

kernel:为grub的根kernel "内核包位置" 

initrd "内核匹配的ramfs文件"

/proc目录:

      存放一系列进程文件

参数:只读:输出信息

/proc/sys

       sysctl -a:所有正在生效的设置

       sysctl -w:修改指定的某一行数据,修改后的数据会存放在内存中,重启后会还原

       sysctl -p:读取/etc/sysctl.conf文件,是修改生效,当文件中不存在某行的时候,就会与内村中定义的同步

常用参数:

        net.ipv4.forward:管理路由功能是否开启0为开启,1为关闭

        net.ipv4.icmp_echo_ignore_all:不允许别的主机ping自身

        vm.drop_caches:将此值改为1则是释放缓存内存

/sys目录:

        存放一系列与硬件相关的主要内容

编译安装内核

内核组成部分:

        kernel,内核核心,通常在/boot目录下,名称为vmlinuz-VERSION-RELEASE

        kernel object:内核对象,一般放置于/lib/modules/VERSION-RELEASE

        [ ]:Not set(没有启用)

        [M]:m(以模块方式存在的,并为独立文件)

        [*]:y(存放到vmlinuz中了,不为独立文件了)

         

内核版本

运行中的内核:

     uname命令:

             uname - print system information

             uname [OPTION]...

                    -n:显示主机名称

                    -r:显示VERSION-RELEASE

                    -a:显示所有的信息

内核模块命令：

     lsmod 显示已经加载的模块

     显示的内容来自于:/proc/modules文件

     modinfo命令: 

            显示模块的详细描述信息

       modinfo [ -k kernel ] [ modulename|filename]

                -n:只显示模块文件路径

                -p:显示模块参数

                -a:author作者

                -d:description描述

                -l:license

例子:lsmod | grep xfs;modinfo xfs 查看xfs模块是否运行,并且查看详细信息

modprobe命令(自动解决依赖关系):

     装载或卸载内核模块

modprobe 

      -r:卸载模块,并且模块之间是存在依赖性的,驱动消失后,硬件也就消失了

配置文件:/etc/modprobe.conf或者是/etc/modprobe.d/*.conf

depmod命令:

      设置模块之间的依赖关系

装载或卸载内核模块:

insmod命令:指定模块文件,不会自动解决依赖模块

           insmod [ filename ] [ module options ]

           insmod `modinfo -n exportfs`(将反撇号中的执行结果用insomod加载)

rmmod命令:卸载模块

           rmmod [ modulename ]

编译内核

1 从www.kernel.org下载要编译的内核文件

2 安装Development Tools组

3 .config:准备文本配置文件,可以将系统上已有的config-3.10.0-693.el7.x86_64文件修改为.config文件编辑

4 make menuconfig:配置内核选项,此命令是一个菜单,菜单中"--->"说明后方还有子菜单

                  [ ]:Not set(没有启用)

                  [M]:m(以模块方式存在的,并为独立文件)

                  [*]:y(存放到vmlinuz中了,不为独立文件了)

5 make [ -j #]( -j 指定CPU核数)会在/lib下生成一个编译的版本的目录

6 make modules_install:安装模块,相当于安装了lib/modules目录

7 make install:安装内核相关文件