Linux引导过程及服务控制

Posted 2021-01-18

一． Linux的引导过程

（1） 开机自检（Bios）：BIOS(Basic Input/Output System)，基本输入输出系统，该系统存储于主板的ROM芯片上，计算机在开机时，会最先读取该系统，然后会有一个加电自检过程，这个过程其实就是检查CPU和内存，计算机最基本的组成单元(控制器、运算器和存储器)，还会检查其他硬件，若没有异常就开始加载BIOS程序到内存当中。详细的BIOS功能，这边就不说了，BIOS主要的一个功能就是存储了磁盘的启动顺序，BIOS会按照启动顺序去查找第一个磁盘头的MBR信息，并加载和执行MBR中的Bootloader程序，若第一个磁盘不存在MBR，则会继续查找第二个磁盘(PS：启动顺序可以在BIOS的界面中进行设置)，一旦BootLoader程序被检测并加载内存中，BIOS就将控制权交接给了BootLoader程序。
（2） MBR引导：　MBR(Master Boot Record)，主引导记录，MBR存储于磁盘的头部，大小为512bytes，其中，446bytes用于存储BootLoader程序，64bytes用于存储分区表信息，最后2bytes用于MBR的有效性检查。
（3） GRUB菜单：
GRUB(Grand Unified Bootloader)，多系统启动程序，其执行过程可分为三个步骤：
　　　　Stage1：这个其实就是MBR，它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
　　　　Stage1_5：该步骤就是为了识别文件系统
　　　　Stage2：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。
　　　　PS：实际上这个步骤/boot还没被挂载，GRUB直接识别grub所在磁盘的文件系统，所以实际上应该是/grub/grub.conf文件，该配置文件的信息如下：
grub.conf：　
#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

（4） 加载Linux内核（Kernel）:
Kernel，内核，Kernel是Linux系统最主要的程序，实际上，Kernel的文件很小，只保留了最基本的模块，并以压缩的文件形式存储在硬盘中，当GRUB将Kernel读进内存，内存开始解压缩内核文件。讲内核启动，应该先讲下initrd这个文件，
　　initrd(Initial RAM Disk)，它在stage2这个步骤就被拷贝到了内存中，这个文件是在安装系统时产生的，是一个临时的根文件系统(rootfs)。因为Kernel为了精简，只保留了最基本的模块，因此，Kernel上并没有各种硬件的驱动程序，也就无法识rootfs所在的设备，故产生了initrd这个文件，该文件装载了必要的驱动模块，当Kernel启动时，可以从initrd文件中装载驱动模块，直到挂载真正的rootfs，然后将initrd从内存中移除。
　　Kernel会以只读方式挂载根文件系统，当根文件系统被挂载后，开始装载第一个进程(用户空间的进程)，执行/sbin/init，之后就将控制权交接给了init程序。

（5） Init进程初始化:
init，初始化，顾名思义，该程序就是进行OS初始化操作，实际上是根据/etc/inittab(定义了系统默认运行级别)设定的动作进行脚本的执行，第一个被执行的脚本为/etc/rc.d/rc.sysinit，这个是真正的OS初始化脚本，简单讲下这个脚本的任务(可以去看看实际脚本，看看都做了什么)：
① 激活udev和selinux；
② 根据/etc/sysctl.conf文件，来设定内核参数；
③ 设定系统时钟；
④ 装载硬盘映射；
⑤ 启用交换分区；
⑥ 设置主机名；
⑦ 根文件系统检测，并以读写方式重新挂载根文件系统；
⑧ 激活RAID和LVM设备；
⑨ 启用磁盘配额；
⑩ 根据/etc/fstab，检查并挂载其他文件系统；
? 清理过期的锁和PID文件
1) /etc/inittab配置默认运行级别：
inittab文件的结构：id runlevels action process
① id 用于在inittab文件中唯一标识一个配置记录
②runlevels 用于指定该记录在哪些运行级别中运行
③action 用于描述记录将执行哪种类型的动作
④ process 用于设置启动进程所执行的命令
2) /etc/sysconfig/init：控制tty终端的开启数量、终端颜色方案
3) /etc/init/rcS.conf：加载rc.sysinit脚本，完成系统初始化任务
4) /etc/init/rc.conf：兼容脚本，负责各运行级别的调用处理
5） /etc/init/rcS-sulogin.conf:为单用户模式启动/sbin/sushell环境
6) /etc/init/control-alt-delete.conf:控制终端下的Ctrl+Alt+Del热键操作
7) /etc/init/start-ttys.conf:配置tty终端的开启数量、设备文件
8) /etc/init/tty.conf:控制tty终端的开启

（6） Runlevel:
　　runlevel，运行级别，不同的级别会启动的服务不一样，init会根据定义的级别去执行相应目录下的脚本，Linux的启动级别分为以下几种
　　0：关机模式
　　1：单一用户模式(直接以管理员身份进入)
　　2：多用户模式（无网络）
　　3：多用户模式（命令行）
　　4：保留
　　5：多用户模式（图形界面）
　　6：重启

　　在不同的运行级别下，/etc/rc.d/rc这个脚本会分别执行不同目录下的脚本
? Run level 0 – /etc/rc.d/rc0.d/
? Run level 1 – /etc/rc.d/rc1.d/
? Run level 2 – /etc/rc.d/rc2.d/
? Run level 3 – /etc/rc.d/rc3.d/
? Run level 4 – /etc/rc.d/rc4.d/
? Run level 5 – /etc/rc.d/rc5.d/
? Run level 6 – /etc/rc.d/rc6.d/
　　这些目录下的脚本只有K和S开头的文件，K开头的文件为开机需要执行关闭的服务，S开头的文件为开机需要执行开启的服务。

二． 服务控制及优化启动过程

（1） 系统服务控制
① 使用systemctl工具：
格式：systemctl控制类型 服务名称
列：[[email protected]~]#systemctl start network
[[email protected]~]#systemctl restart network
[[email protected]~]#systemctl stop network
[[email protected]~]#systemctl status network
network.service - LSB: Bring up/down networking
Loaded: loaded (/etc/rc.d/init.d/network; bad; vendor preset: disabled)
Active: inactive (dead) since Tue 2018-11-06 21:02:31 CST; 4s ago
Docs: man:systemd-sysv-generator(8)
Process: 8108 ExecStop=/etc/rc.d/init.d/network stop (code=exited, status=0/SUCCESS)
Process: 4455 ExecReload=/etc/rc.d/init.d/network reload (code=killed, signal=TERM)
Process: 7834 ExecStart=/etc/rc.d/init.d/network start (code=exited, status=0/SUCCESS)

Nov 06 21:02:24 localhost.localdomainsystemd[1]: Starting LSB: Bring up/d...
Nov 06 21:02:24 localhost.localdomain network[7834]: Bringing up loopback ...
Nov 06 21:02:25 localhost.localdomain network[7834]: Bringing up interface...
Nov 06 21:02:25 localhost.localdomain network[7834]: [ OK ]
Nov 06 21:02:25 localhost.localdomainsystemd[1]: Started LSB: Bring up/do...
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomainsystemd[1]: Stopping LSB: Bring up/d...
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomain network[8108]: Shutting down interfa...
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomain network[8108]: [ OK ]
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomain network[8108]: Shutting down loopbac...
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomainsystemd[1]: Stopped LSB: Bring up/do...
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.
② 启动系统脚本文件：
格式：/etc/rc.d/init.d/服务名称 控制类型
[[email protected]~]# /etc/init.d/network start
Starting network (via systemctl): [ OK ]
[[email protected]~]# /etc/init.d/network restart
Restarting network (via systemctl): [ OK ]
[[email protected]~]# /etc/init.d/network stop
Stopping network (via systemctl): [ OK ]

（2） 切换运行级别
① 查看系统的运行级别：runlevelbr/>[[email protected]~]#runlevel
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参考文档：http://www.cnblogs.com/codecc/p/boot.html