學習筆記之centos系統啟動流程

 CentOS 系統的啟動流程：

簡介：

（內核級別）POST -讀取-> BootSequence(在BIOS中) --> BootLoader（在MBR中）--> Kernel（借助ramdisk完成根文件系統的加載）--> rootfs（readonly）--> /sbin/init (用戶空間的第一個程序)接下面      

（用戶空間的啟動流程）： /sbin/init (讀取/etc/inittab) 【centos5,6,7在此略有區別】

  設置默認運行級別(1) --> 運行系統初始化腳本，完成系統初始化(2) -->關閉對應級別下需要停止的服務，啟動對應級別下需要開啟的服務(3)--> 設置登錄終端(4) [--> 啟動圖形終端](5并非必須的)

細說內核級別的系統啟動:

POST：加電自檢；

ROM：CMOS（互補金屬氧化物）

BIOS：Basic Input and Output System（基本輸入輸出系統）

ROM+RAM 

Boot Sequence：

按次序查找各引導設備，第一個有引導程序的設備即為本次啟動要用到的設備；

bootloader：引導加載器，程序；

Linux：

   LILO：LIinux  LOader

GRUB：Grand Uniform Bootloader（統一引導加載器

  GRUB 0.X：Grub Legacy（centos5）

  GRUB 1.X：Grub2（centos7）

引導加載器的功能：提供一個菜單，允許用戶選擇要啟動的系統或不同的內核版本； 把用戶選定的內核裝載到RAM中的特定空間中，解壓、展開，而后把系統控制權移交給內核；

bootloader裝載到哪里呢？裝載到MBR中（UEFI除外）

     附加介紹MBR：Master Boot Record（主引導記錄）

     MBR一共512bytes：

前446bytes：放bootloader

 64bytes：fat （分區表）

 2bytes：55AA 魔數（如果是55AA表示MBR有效）

加載Kernel：

自身初始化：

探測可識別到的所有硬件設備；

加載硬件驅動程序；（有可能會借助于ramdisk加載驅動）

以只讀方式掛載根文件系統；

運行用戶空間的第一個應用程序：/sbin/init

注：內核init啟動之后，后面的任務就交給init，內核就不管了（除了有特權操作）

init程序的類型：

CentOS 5-：SysV init

配置文件：/etc/inittab 

CentOS 6：Upstart

配置文件：/etc/inittab

/etc/init/*.conf

CentOS 7：Systemd

配置文件：/usr/lib/systemd/system/, /etc/systemd/system/

注：centos啟動，內核運行用戶空間的第一個應用程序init，之后后面的一切任務都交由用戶空間的應用來管理了。

 Linux內核的特性之一：使用緩沖和緩存來加速對磁盤上的文件訪問；

ramdisk -換成-> ramfs（是一種提速機制）

對CentOS 5ramfs: initrd

可由工具程序創建：mkinitrd

CentOS 6,7: initramfs

工具程序：dracut, mkinitrd

總結：內核級別的系統初始化如下：

   系統初始化流程（內核級別）： 

      POST -讀取-> BootSequence(在BIOS中) --> BootLoader（在MBR中）--> Kernel（借助ramdisk完成根文件系統的加載）--> rootfs（readonly）--> /sbin/init (用戶空間的第一個程序)

注：bootloader代碼量很小，為了簡化簡潔期間2，bootloader本身無法驅動邏輯卷，那么很顯然他就沒辦法訪問邏輯卷上的文件，因此我們把內核文件放在邏輯卷上bootloader是無法加載的，所以，此時的kernal只能放在基本磁盤上

上面為centos內核級別的啟動

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下面介紹/sbin/init：在各系統上有所差異，所以分別介紹

也即用戶空間的系統啟動流程

CentOS 5： SysV init

   基礎掌握:

運行級別：為了系統的運行或維護等目的而設定的機制；

0-6：7個級別；

0：關機, shutdown

1：單用戶模式(single user)，root用戶，無須認證；維護模式；

2、多用戶模式(multi user)，會啟動網絡功能，但不會啟動NFS；維護模式；

3、多用戶模式(mutli user)，完全功能模式；文本界面；

4、預留級別：目前無特別使用目的，但習慣以同3級別功能使用；

5、多用戶模式(multi user)， 完全功能模式，圖形界面；

6、重啟，reboot

默認級別：3, 5

級別切換：init #

級別查看：

    who -r

   runlevel 

配置文件：/etc/inittab 

        每行定義一種action以及與之對應的process（centos5）

   id:runlevels:action:process 

id：一個任務的標識符；

runlevels：在哪些級別啟動此任務；#，###，也可以為空，表示所有級別；

action：在什么條件下啟動此任務；

process：任務；

action：

wait：等待切換至此任務所在的級別時執行一次；

        respawn：一旦此任務終止，就自動重新啟動之；

initdefault：設定默認運行級別；此時，process省略；

sysinit：設定系統初始化方式，此處一般為指定/etc/rc.d/rc.sysinit腳本；

例如：

id:3:initdefault: （默認運行級別為3）

si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit（設定系統初始化方式）

級別

l0:0:wait:/etc/rc.d/rc  0

l1:1:wait:/etc/rc.d/rc  1

…………

l6:6:wait:/etc/rc.d/rc  6

示例：/etc/rc.d/rc 3

   意味著去啟動或關閉 /etc/rc.d/rc3.d目錄下的服務腳本所控制服務，解釋如下:

K*：要停止的服務；K##*，優先級，數字越小，越是優先關閉；依賴的服務先關閉，而后關閉被依賴的；

S*：要啟動的服務；S##*，優先級，數字越小，越是優先啟動；被依賴的服務先啟動，而依賴的服務后啟動；

rc腳本功用：接受一個運行級別數字為參數；

   rc腳本框架：

for  srv  in  /etc/rc.d/rc#.d/K*; do

$srv  stop

   done

for  srv  in  /etc/rc.d/rc#.d/S*; do

$srv  start

done

目錄/etc/init.d/* (/etc/rc.d/init.d/*)下腳本執行方式：

# /etc/init.d/SRV_SCRIPT  {start|stop|restart|status}

# service  SRV_SCRIPT   {start|stop|restart|status}

eg：[root@bucktan init.d]# /etc/init.d/network restart

Shutting down interface eth0:                              [  OK  ]

Shutting down loopback interface:                          [  OK  ]

Bringing up loopback interface:                            [  OK  ]

Bringing up interface eth0:  Determining if ip address 172.18.26.6 is

chkconfig命令：管控/etc/init.d/每個服務腳本在各級別下的啟動或關閉狀態；

查看：chkconfig  --list   [name]

添加：chkconfig  --add  name表示“name”受chkconfig管理

能被添加的服務的腳本定義格式之一：

#!/bin/bash

#

# chkconfig: LLL(級別) NN(啟動優先級) NN(g關)

# description:  

刪除：chkconfig  --del  name

修改指定的鏈接類型：

chkconfig  [--level  LEVELS]  name  <on|off|reset>

--level LEVELS：指定要控制的級別；默認為2345；

注意：正常級別下，最后啟動的一個服務S99local沒有鏈接至/etc/init.d下的某腳本，而是鏈接至了/etc/rc.d/rc.local （/etc/rc.local）腳本；因此，不便或不需寫為服務腳本的程序期望能開機自動運行時，直接放置于此腳本文件中即可。

其他示例： tty1:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty1

... ...

   tty6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6

表示：當我們級別是2345中的任何一種時，會運行mingetty程序，這個程序又是打開終端的

（1）mingetty知識啟動終端，對于登錄，mingetty會調用登錄login程序；從而login程序調用登錄

（2）打開虛擬終端的程序除了mingetty之外，還有諸如getty等；

系統初始化腳本：/etc/rc.d/rc.sysinit是做什么，它的功能

注：此腳本是學習腳本的好例子

(1) 設置主機名；

(2) 設置歡迎信息；

(3) 激活udev和selinux；

(4) 掛載/etc/fstab文件中定義的所有文件系統； 

(5) 檢測根文件系統，并以讀寫方式重新掛載根文件系統； 

(6) 設置系統時鐘； 

(7) 根據/etc/sysctl.conf文件來設置內核參數；

(8) 激活lvm及軟raid設備；

(9) 激活swap設備；

                (10) 加載額外設備的驅動程序；

(11) 清理操作；  

總結（用戶空間的啟動流程）： /sbin/init (讀取/etc/inittab) 

  設置默認運行級別(1) --> 運行系統初始化腳本，完成系統初始化(2) -->關閉對應級別下需要停止的服務，啟動對應級別下需要開啟的服務(3)--> 設置登錄終端(4) [--> 啟動圖形終端](5并非必須的)

注：centos6,7與5的區別在下面介紹

CentOS 6：

    init程序：upstart，但依然為/sbin/init，其配置文件：

/etc/init/*.conf, /etc/inittab（僅用于定義默認運行級別）

注意：*.conf為upstart風格的配置文件；

rcS.conf

rc.conf

start-ttys.conf

CentOS 7：

   init程序：systemd，配置文件：/usr/lib/systemd/system/*,  /etc/systemd/system/*

完全兼容SysV腳本機制；因此，service命令依然可用；不過，建議使用systemctl命令來控制服務；

# systemctl  {start|stop|restart|status}  name[.service]

至此centos系統啟動介紹完