linux-系统启动流程-7

Posted 2022-12-19 g2thend

1，Bios开机自检，检查cpu硬件及开机启动顺序，查找第一个磁盘磁头的MBR信息并加载BOOtloader，然后将控制权交与bootloader
2, GRUB
GRUB(Grand Unified Bootloader)，多系统启动程序

stage1 : 查找加载stage 1.5

stage1.5: 可以识别文件系统， 即识别 /boot/ 磁盘第一个分区

stage 2: grub 识别/boot/grub/grub.conf ，根据配置文件，读取Kernel 信息，然后加载kernel 同时stage2也将initrd (Initial RAM Disk) 包含了磁盘的驱动程序，） 拷贝到内存，内核解压后，从该临时文件系统中加载驱动，识别根文件系统，根据 /etc/fstab 挂载文件系统 ，然后内核切根，随后执行第一个进程 init

内核解压后同时解压initramfs微型文件系统，通过此文件系统，内核获取磁盘的驱动程序，并驱动所有的硬件外设，读取磁盘后将文件系统根
切换到该磁盘文件系统下，通过/etc/fstab挂载所有文件系统。然后执行核心init 程序，根据/etc/inittab，执行脚本

系统进程

在内核加载完毕，并完成硬件检测与驱动程序加载后，主机硬件已经准备完毕，内核会主动呼叫第一个进程，也就是 /sbin/init

?CentOS 5.x 系统相比也有较大变化。在 CentOS 5.x 系统中，主要通过 init 进程的配置文件 /etc/inittab 来设定系统，并启动?Linux。但是在 CentOS 6.x 系统中，由于用 Upstart 启动服务来替换以前的 init，所以在 /etc/inittab 配置文件中只能定义系统的默认运行级别，而其他的功能是靠 /etc/init/ 目录中的其他配置文件实现的

stage2：
开机启动的时候看到的Grub选项、信息，还有修改GRUB背景等功能都是stage2提供的，stage2会去读入/boot/grub/grub.conf或者menu.lst等配置文件

4.读取grub.conf文件
读取grub.conf文件以确定内核启动的参数，准备启动内核

5.启动内核
加载内核，核心开始解压缩，启动一些最核心的程序。
因为为了让内核足够轻小，硬件驱动并没有放在内核文件里面，我们可以看到内核很小,才4M左右，我们可以想象Windows中的驱动，安装系统时候还需要使用驱动软件下载好长时间呢
因此需要使用/initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img来驱动硬件

6.加载伪文件系统（ramdisk），
内核已将启动起来了，再调用ramdisk文件，尝试驱动所有的硬件设备，到这一步，内核起来了，所有驱动也装上了，因此后面的启动就可以交给程序了

7.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。
内核源代码文件中显示996行左右，规定了init启动的顺序，/sbin/init->/etc/init->/bin/init->/bin/sh,/bin/bash没有写，应该是和/bin/sh一样吧

(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)清理操作
(3)/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

(4)/etc/rc.d/rc.local文件
这里面可以自定义开机启动的命令。

8.执行/bin/login
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

(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
CentOS6，7启动区别
系统启动和服务器守护进程管理器，它不同于centos5的Sysv init，centos6的Upstart（Ubuntu制作出来），systemd是由Redhat的一个员工首先提出来的，它在内核启动后，服务什么的全都被systemd接管，kernel只是用来管理硬件资源，相当于内核被架空了，因此linus很不满意Redhat这种做法。

系统启动流程实验

centos   6    grub.conf 

grub/grub.conf 
default=0
timeout=5
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS 6 (2.6.32-754.el6.x86_64)
    root (hd0,0)
    kernel /vmlinuz-2.6.32-754.el6.x86_64 ro root=UUID=f2230c8f-30fb-4c8a-b7c9-a08f0e42bf7b rd_NO_LUKS rd_NO_LVM LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
    initrd /initramfs-2.6.32-754.el6.x86_64.img

1，/boot/grub.conf 被破环的显示图

内核及initrd 后 tab出来的选项

root(hd0,0) 指boot分区，root=/dev/sda2 指根分区

进入后创建/boot/grub/grub.conf

default=0
timeout=5
title CentOS 6 (2.6.32-754.el6.x86_64)
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz-2.6.32-754.el6.x86_64 ro root=/dev/sda2
initrd /initramfs-2.6.32-754.el6.x86_64.img

没有配置 root =/dev/sda2时报错如下

进入救援模式后

chroot /mnt/sysimage

grub-install --root-directory=/ /dev/sda

创建/boot/grub/grub.conf

default=0
timeout=3
title centos6
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz-------- root=/dev/sda2
initrd /initramfs ----

2，破环了mbr 446 字节
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1 count=446
现象

还可以看见分区表 且可以挂载到 /mnt/sysimage

chroot /mnt/sysimage

grub-install /dev/sda

sync
sync 数据写入磁盘

退出重启

3，删除掉 /boot/initramfs-·内核版本号·
现象

可以显示grub内核列表，但是回车后无法进入下一项，光标在左上角一直闪烁，不能进入centoes 6logo 界面

救援光盘进入bash
切根 chroot /mnt/sysimage

生成 initramfs.img
mkinitrd /boot/initramfs-uname -r.img uname -r

mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

/boot/vmlinuz--

可以看到grub可以识别grub.conf
但是不能正常载入内核，

无法载入内核报错

救援模式进入系统，挂载光盘
进入镜像目录，复制vmlinuz 为 vmlinuz-uname -r 与/boot/grub/grub.conf 里kernel 保持一致

或者通过挂载光盘使用rpm强制安装内核生成
 rpm -ivh --force kernel-2.6.32-71.el6.x86_64.rpm 


https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-disa-recov/

CentOS6启动流程

1.加载BIOS的硬件信息，获取第一个启动设备
2.读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息
3.加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并尝试驱动所有的硬件设备
4.核心执行init程序，并获取默认的运行信息
5.init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件
6.启动核心的外挂模块
7.init执行运行的各个批处理文件(scripts)
8.init执行/etc/rc.d/rc.local
9.执行/bin/login程序，等待用户登录
10.登录之后开始以Shell控制主机

内核

核心文件
未压缩的内核镜像 ：/boot/vmlinuz-version-release
内核镜像可以挂载光盘，在iso中获取

RAMDISK 辅助的伪根系统
在stage-2阶段被读取进内存，被内核解压释放后暂时挂载，
内核读取硬件驱动文件后，识别系统磁盘，进而挂载真实文件系统，然后切换根到
真实的根上。

CentOS 5 /boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS 6,7 /boot/initramfs-VERSION-release.img

可以使用工具生成
mkinitrd
mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

CentOS 5 的inittab文件

init 初始化

init读取其初始化文件：/etc/inittab
初始运行级别(RUN LEVEL)
系统初始化脚本对应运行级别的脚本目录
捕获某个关键字顺序
定义UPS电源终端/恢复脚本
在虚拟控制台生成getty
在运行级别5初始化X

CentOS 6 的inittab文件

/etc/rc.d/rc.sysinit: 系统初始化脚本

(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

centos 7

CentOS 7
引导顺序UEFi或BIOS初始化，运行POST开机自检
选择启动设备
引导装载程序, centos7是grub2
加载装载程序的配置文件：
/etc/grub.d/
/etc/default/grub
/boot/grub2/grub.cfg
加载initramfs驱动模块
加载内核选项
内核初始化，centos7使用systemd代替init
执行initrd.target所有单元，包括挂载/etc/fstab
从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录
systemd执行默认target配置，配置文件/etc/systemd/system/default.target
systemd执行sysinit.target初始化系统及basic.target准备操作系
systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务
systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local
Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务
systemd执行graphical需要的

6破解

grub 菜单------e ------修改内核 加 1 进入单用户模式

7破解口令

启动时任意键暂停启动
按e键进入编辑模式
将光标移动linux16开始的行，添加内核参数rd.break
按ctrl-x启动
mount –o remount,rw /sysroot
chroot /sysroot
passwd root
touch /.autorelabe
lexit
reboot

方法2
启动时任意键暂停启动
按e键进入编辑模式
将光标移动linux16开始的行，改为rw init=/sysroot/bin/sh
按ctrl-x启动
chroot /sysroot
passwd root
touch /.autorelabel
exit
reboot

修复grub2

GRUB“the Grand Unified Bootloader”
引导提示时可以使用命令行界面可从文件系统引导
主要配置文件 /boot/grub2/grub.cfg
修复配置文件grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
修复grub
grub2-install /dev/sda BIOS环境
grub2-install UEFI环境
调整默认启动内核
vim /etc/default/grub
GRUB_DEFAULT=0
或者
grub2-set-default "CentOS Linux (3.10.0-327.el7.x86_64) 7 (Core)"
查看是否修改成功
grub2-editenv list

自制Linux系统

添加新硬盘，扫描新增磁盘

echo "- - -" /sys/

1，创建分区文件系统

fdisk /dev/sdb分两个必要的分区
/dev/sdb1对应/boot /dev/sdb2对应根/

mkfs.ext4 /dev/sdb1
mkfs.ext4 /dev/sdb2

挂载boot
mkdir /mnt/boot 子目录必须为boot
mount /dev/sdb1 /mnt/boot
然后安装grub

grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb

确定busybox 复制在/dev/sdb1 中而不是/dev/sdb2

2，恢复内核及initramfs

cp /boot/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 /mnt/boot/
cp /boot/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img /mnt/boot

建立grub.conf

vim /mnt/boot/grub/grub.conf

title wanglinux
root (hd0,0)kernel
/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash initrd
/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img

配置文件内核名称与目录中文件保持一致

3,创建一级目录，复制相关命令至指定目录

mkdir /mnt/sysroot
mount /dev/sdb2 /mnt/sysroot
mkdir –pv
/mnt/sysroot/etc,lib,lib64,bin,sbin,tmp,var,usr,sys,proc,opt,home,root,boot,dev,mnt,media

复制相关命令及库文件

ifconfig,insmod,ping,mount,ls,cat,df,lsblk,blkid

ldd which swapon
判断链接库文件，复制到相应目录

如果需要使用网路功能，还需要复制驱动程序e1000
cp /lib/modules/2.6.32-696.el6.x86_64/kernel/drivers/net/e1000/e1000.ko /mnt/sysroot/lib/

查看网卡驱动
ethtool -i eth0
modinfo e1000 查看驱动位置，复制网卡驱动
insmod e1000.ko 加载驱动模块
开机启动具有加载模块功能

使用脚本复制动态链接库文件至相关目录中，驱动模块一并复制进去

复制动态链接库脚本
如果有该命令就且存在目标目录，复制命令和动态链接库至指定目录
which --skip-alias mv 跳过别名

#!/bin/bash
bincopy()
 if which $1 &> /dev/null ;then
 local bin_cmd=`which --skip-alias $1`
 local dir_cmd=`dirname $bin_cmd `
 [ -d $chroot$dir_cmd ] || mkdir -pv $chroot$dir_cmd
 [ -f $chroot$bin_cmd ] ||  cp $bin_cmd $chroot$dir_cmd; action
"cp $bin_cmd $chroot$dir_cmd" ; 
 return 0
 else
 echo "$1 is not found"
 return 1
 fi

libcopy()
 ldd $(which --skip-alias $1)|grep -Eo "/[^[:space:]]+" |while read line ;do
 local lib_dir=`dirname $line`
 [ -d $chroot$lib_dir ] || mkdir -pv $chroot$lib_dir
 [ -f $chroot$line ] ||  cp $line $chroot$lib_dir; action "cp
$line $chroot$lib_dir" ; 
 done

source /etc/init.d/functions
chroot=/mnt/sysroot
[ -d $chroot ] || mkdir -pv $chroot
while : ;do
 read -p "please input a command you want to copy:" cmd
 [[ $cmd =~ ^q(uit)?$ ]] && break
 bincopy $cmd
 if [ $? -eq 0 ]; then
     libcopy $cmd
  fi
done

内核模块编译

lsmod        |  grep  xfs
显示由核心装载的模块 内容来自  /proc/modules
需要写模块路径，不能解决依赖关系
depmod  
insmod  指定模块文件，不自动解决依赖模块

insmod `modinfo –n exportfs`

modprobe   -r   装载模块

modinfo [ -k kernel ] [ modulename|filename... ]
-n：只显示模块文件路径
-p：显示模块参数-
a：作者
-d：描述


编译内核

前提：获取目标主机硬件设备信息，系统信息，开发环境准备
目标主机硬件设备相关信息
cpu  
cat /proc/cpuinfo
x86info -a
lscpu
硬件设备
lspci 
-v 
-vv
lsusb
-v
-vv
lsblk 
hal-device：CentOS 6
编译系统


安装开发包组
下载源码文件
.config：准备文本配置文件
make menuconfig：配置内核选项
make [-j #]    （选择相应的功能）
make modules_install：安装模块
make install ：安装内核相关文件
    安装bzImage为/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
    生成initramfs文件
    编辑grub的配置文件

部分编译内核
?编译内核的一部分功能：
(a) 只编译某子目录中的相关代码
    cd /usr/src/linux
    make dir/
(b) 只编译一个特定的模块
    cd /usr/src/linux
    make dir/file.ko
示例：只为e1000编译驱动：
    make drivers/net/ethernet/intel/e1000/e1000.ko



示例
?tar xf linux-3.10.67.tar.xz -C /usr/src
?cd /usr/src
?ln -sv linux-3.10.67 linux
?cd /usr/src/linux
?cp /boot/config-$(uname -r) ./.config
?make help
?make menuconfig
?make -j 2
?make modules_install
?make install
?reboot 

busybox 编译

centos 6 没有编译成功 centos7 成功，可以在6 中使用

编译安装busybox
环境
yum install gcc gcc-c++ glibc glibc-devel pcre pcre-devel openssl openssl-devel systemd-devel zlib-devel libmcrypt-devel glibc-static ncurses-devel

下载源代码

wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.30.0.tar.bz2

make menuconfig
按下面选择，把busybox编译也静态二进制、不用共享库
Busybox Settings -->Build Options -->[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)

make && make install 如果出错，执行make clean后，重新执行上面命令
mkdir /mnt/sysroot/
cp -a _install/* /mnt/sysroot/

_install 目录文件中存放有软连接

面试

查看加载模块
lsmod          modinfo      modprobe 

开机启动文件 /etc/rc.d/

引导加载程序   LILO  GRUB

开机启动流程

查看BIOS版本   biosdecode
查看服务器型号： dmidecode | grep 'Product Name' 
查看主板的序列号： dmidecode |grep 'Serial Number'
ethtool  -i    eth0

内核参数处理
sysctl -a 显示当前所有可用的内核参数
sysctl kernel.hostname 读特定的内核参数，比如kernel.hostname
sysctl -w kernel.hostname=abc 把hostname改为abc


linux 系统运行级别

0： 系统停机（关机）模式，系统默认运行级别不能设置为0，否则不能正常启动，一开机就自动关机。
1：单用户模式，root权限，用于系统维护，禁止远程登陆，就像Windows下的安全模式登录。
2：多用户模式，没有NFS网络支持。
3：完整的多用户文本模式，有NFS，登陆后进入控制台命令行模式。
4：系统未使用，保留一般不用，在一些特殊情况下可以用它来做一些事情。例如在笔记本电脑的电池用尽时，可以切换到这个模式来做一些设置。
5：图形化模式，登陆后进入图形GUI模式或GNOME、KDE图形化界面，如X Window系统。
6：重启模式，默认运行级别不能设为6，否则不能正常启动，就会一直开机重启开机重启。


/etc/rc.d/rc.local   写入此文件的命令登陆前自动执行

系统关机及重启
shutdown    -h    10 自动关机 
                   -r    10  自动重启



centos  6  设置grub密码
vim   /boot/grub.conf  
default=0
timeout=8
password  centos  
........

###############
破坏的文件是需要命令进行恢复，即切根后可以执行完整的命令
如果没有命令，需要从光盘进行安装软件

#######
1，破坏stage-1    :mbr破坏掉
切换跟使用grub-install      /dev/sda  

2，删除vmlinuz和initramfs文件后无法启动
切跟后
mkinitrd /boot/initramfs-`uname -r`.img `uname -r `
cp /mnt/cdrom/isolinux/vmlinuz /boot/vmlinuz-`uname -r`
sync
sync     
或 

rpm -ivh /mnt/cdrom/Packages/kernel-2.6.32-696.e16.x86_64.rpm --root=/mnt/sysimage/    --force



centos 7 编译安装的服务配置service 服务脚本