linux启动及内核管理

Posted 2020-10-29

一：Linux 系统系统的组成

Linux由kernel和rootfs组成，那么什么是kernel，什么是rootfs呢？
kernel：操作系统内核，操作系统内核是指大多数操作系统的核心部分。kernel用于进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能
rootfs:程序和glibc。rootfs之所以存在，是因为需要在VFS机制下给系统提供最原始的挂载点。VFS是Linux文件系统实现必须遵循的一种机制，rootfs是一种具体实现的文件系统、Linux下所有文件系统的实现都必须符合VFS的机制(符合VFS的接口)；这就是二者的真正关系。
库：函数集合, function, 调用接口（头文件负责描述）
程序：二进制执行文件

---

二：系统启动过程

操作系统的启动分为两个阶段：引导boot和启动startup。引导阶段开始于打开电源开关，结束于内核初始化完成和 systemd 进程成功运行。启动阶段接管了剩余工作，直到操作系统进入可操作状态

引导boot阶段

1：POST： Power-On-Self-Test，加电自检，是Bios功能的一个主要部分。负责完成对CPU、主板、内存、硬盘子系统、显示子系统、 串并行接口、键盘、 CD-ROM光驱等硬件情况的检测。
2：读取MBR
1.Stage 1： BIOS 将查找在接入的磁盘中查找引导记录，其通常位于 MBR（主引导记录Master Boot Record），它加载它找到的第一个引导记录中到内存中，并开始执行此代码。引导代码（即阶段 1 代码）必须非常小，因为它必须连同分区表放到硬盘的第一个 512 字节的扇区中。该阶段的主要工作就是查找并加载第二段Bootloader程序(stage2)，但系统在没启动时，MBR根本找不到文件系统，也就找不到stage2所存放的位置，因此，就有了stage1_5
Stage 1.5 在该阶段，系统会加载一个存放在分区外的镜像文件initrd。该文件在系统引导过程中挂载的一个临时根文件系统，用来支持两阶段的引导过程。initrd文件中包含了各种可执行程序和驱动程序，它们可以用来挂载实际的根文件系统，然后再将这个 initrd RAM磁盘卸载，并释放内存。

Stage 2 /initramfs-$(uname -r).img，需要挂载/dev/sda2前提是有ext4.ko。 GRUB程序会根据/boot/grub/grub.conf文件查找Kernel的信息，然后开始加载Kernel程序，当Kernel程序被检测并在加载到内存中，GRUB就将控制权交接给了Kernel程序。简单说就是：加载内核挂载根文件系统

练习：删除centos6中的/boot/grub/grub.conf文件，并重启。先使系统临时启动后，再重新编写grub.conf文件，以使下次开机后自动启动。

在删除该文件后发现，机器还能正常运行，但是当我们重启呢？发现机器不能正常启动了。

接下来我们按照如下操作进入系统，再详细讲解该文件的作用。

接下来我们来学习一下这个文件。看它具体是什么功能。

　　　　#boot=/dev/sda

　　　　default=0        #设定默认启动的title的编号，从0开始

　　　　timeout=5       #等待用户选择的超时时间

　　　　splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz    #GRUB的背景图片

　　　　hiddenmenu     #隐藏菜单

　　　　title CentOS (2.6.18-194.el5PAE)      #内核标题

　　　　　　　　root (hd0,0)         #内核文件所在的设备

　　　　　　　　kernel /vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/     #内核文件路径以及传递给内核的参数

　　　　　　　　initrd /initrd-2.6.18-194.el5PAE.img                            #ramdisk文件路径

---

2：启动startup阶段 （服务）

init进程是所有Linux进程的父进程，它的进程号为1。init命令是Linux操作系统中不可缺少的程序之一，init进程是Linux内核引导运行的，是系统中的第一个进程。
接下来我们在学习一个文件：/etc/inittab

id:runlevels:action:process

id 用来定义在inittab文件唯一的条目编号，长度为 1-4个字符
runlevels 列出来运行的级别 为空则代表所有级别
action 要执行的动作
process 要执行的程序

id:3:initdefault:

id 就使用id本身来定义
3 就是列出的运行级别
initdefault
这个动作就是设定默认的运行级别，如果前面runlevels不指定运行级别，那么会在启动时在终端询问，这一行不需要process这一段

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

id 是 si 只是用来标识
runlevels 为空则代表的是 所有的运行级别
sysinit 是指在系统启动时执行后面的process（也就是/etc/rc.d/rc.sysinit）
/etc/rc.d/rc.sysinit 这是一个系统初始化脚本，这个脚本里面初始化很多的进程
/etc/rc.d/rc.sysinit 的作用：
(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) 激活swap设备
(8) 根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数
(9) 激活lvm及software raid设备
(10) 加载额外设备的驱动程序
(11) 清理操作

服务启动管理
chkconfig autofs on
chkconfig autofs off
chkconfig autofs on --level 35
service autofs start
service autofs stop
service autofs status
service autofs reload
或
/etc/init.d/autofs start|stop|status|reload

通过这些命令可以修改服务在不同模式下的开关状态。图片中显示的是在不同模式下服务的开关状态。
之前讲的那些服务都是频繁用的服务，但是那些不经常用的服务呢？如果让他们一直开着就会很浪费资源，这种情况下就产生了这样一种策略，让这些不经常用的服务睡下去，等到需要她们了再把它们叫醒，那么就要有一个叫醒他们的服务：Xinetd服务。由Xinetd统一去叫醒那些沉睡的服务。下面我们讲一下Xinetd服务
Xinetd自身是一个SysV服务，激活与禁用的方式是：chkconfig daemon on/off等价于修改/etc/xinetd.d/daemon disable = no/yes
使修改生效要重启/etc/init.d/xinetd restart

---

接下来我们来做几个实验。
1.删除/boot/grub/除grub.conf以外的所有文件，重启，发现还能启动

2.破坏grub，发现启动不了，按如下方式修复。

    dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1 count=446

 进入rescue 
    chroot /mnt/sysimage
    grub-install /dev/sda
 kernel /vmlinuz.... ro root=/dev/sda2 selinux=0 
vim /etc/selinux/config
    SELINUX=disabled

3.接着删除 /boot/grub/除grub.conf以外的所有文件，发现无法启动。


这是因为原本的操作系统有stage2的文件，后来grub-install将原来的给覆盖了，所以我们只需要再将stage2 找回来就好了。

4.破坏sda1 ，发现系统直接损坏。

dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1 count=10240 seek=512

    rescue
    chroot /mnt/sysimage
    grub-install /dev/sda #恢复/boot/grub/stage 文件
    grub
        root(hd0,0)
        setup (hd0)