CentOS 6 启动流程

Posted 2021-01-05

一台电脑主机，由按下电源开关、硬件加电到完全由软件层面的操作系统控制，这个启动过程是复杂的。但是，作为Linux系统运维的我们，这是我们必须掌握的一个基础知识点。因为深入掌握操作系统的启动原理，有助于我们很好的解决各种启动出现的错误，同时也会加深我们队整个操作系统运作原理的理解。
准备：

虚拟机：VMware Workstation Pro 14
操作系统：CentOS 6.10

一.开机自检

??当用户按下电源开关，POST加电自检，检查设备上的硬件设备是否能够正常工作，如果正常则把控制权交给Bios。

二.BIOS

??BIOS（Basic Input and Output System）是基本输入输出系统的简称，是一个烧录在ROM上的小程序，保留着有关计算机系统最基本的输入输出程序，是不可修改的。BIOS通过引导设置，寻找到第一个启动设备，并加载启动设备中的第一个扇区中的内容。

三.MBR和Stage1阶段

??MBR是位于硬盘的第0磁道第0扇区的一段代码，大小为512Byte，其中前446Byte记录了引导操作系统用的Bootloader，后64Byte记录了硬盘的分区信息，最后以55AA两个Byte作为结束标志信息。Bootloader有两个功能，直接引导加载内核文件，或者转交给其他Bootloader。

?? ???????? MBR查看截图
??在CentOS 6中，引导操作系统的整个程序称为GRUB，GRUB程序远大于MBR中的446Byte，因此，在MBR中的引导信息称之为Stage1，其主要作用是系统启动装载stage2。
MBR对于一个操作系统而言是很重要的，我们可以使用一下的命令查看、备份MBR信息、恢复
查看

hexdump -C /dev/sda -n 512

备份

dd if=/dev/sda of=/root/mbr.bak bs=1 count=512 把MBR备份到/root/mbr.bak，或者备份到别的主机上。

恢复

dd if=/root/mbr.bak of=/dev/sda bs=1 count=512

四.GRUB和内核

??Stage2位于/boot/grub下，Stage1并没有识别文件系统的能力，所以stage1和stage2之间还有一个Stage1.5作为两者的中间桥梁。Stage1.5位于硬盘第一个扇区后面的扇区里，具有识别启动区分文件系统的能力，Stage1.5为Stage1到Stage2做了一个良好的过渡。Stage2加载入内存后，相当于整个GRUB加载完成。
??GRUB首先会解析/boot/grub/grub.conf文件，在启动界面会用户提供启动菜单或者直接进入默认选项。然后加载内核镜像到内存中，再通过initrd建立伪根文件系统。Linux内核采用的是单内核的思想，但也借鉴了一些微内核的思想。在/boot/下的vmlinuz内核文件中存放的是一些特别重要的驱动文件等等，还有很多是存放在/lib/modules中。建立了伪根系统之后，内核开始驱动基本硬件，完成之后内核会根据grub.conf配置文件中“root=(hd0,0)”指定的硬盘信息创建一个根设备，然后将根文件系统以只读的方式挂载，并切换到真正的根文件系统上。同时开启第一个进程/sbin/init(PID=1),开始系统初始化。

五.系统初始化

??内核首先读取/etc/inittab文件，该文件决定了系统启动默认的运行级别。之后读取/etc/rc/rc.sysinit脚本，完成设置主机名、欢迎信息、激活udev、挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统等基础操作。接着根据系统默认的运行级别，读取/etc/rc.d/下对应的rcN.d文件，这里N代表着运行级别。rcN.d文件里有关于这个运行级别需要启动和停止的服务脚本，其中K开头表示该服务停止，S开头表示该服务启动。最后再执行兜底脚本/etc/rc.d/rc.local，这样就完成了系统初始化。

六.启动终端，登录shell

??完成了系统初始化之后，系统会执行/sbin/mingetty打开终端，让用户输入用户名和密码。再调用login程序，核对密码。如果密码正确，就从文件/etc/passwd 中读取用户指定的shell，然后启动shell，最后把控制权交给shell，这样就完成了整个系统的启动过程。