CentOS系統(tǒng)啟動流程

CentOS系統(tǒng)啟動流程
Linux系統(tǒng)的組成部分
Linux系統(tǒng)的組成部分：內(nèi)核+根文件系統(tǒng)
內(nèi)核:進(jìn)程管理，內(nèi)存管理，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，文件系統(tǒng)，驅(qū)動程序，安全功能
內(nèi)核設(shè)計流派:
單內(nèi)核設(shè)計:把所有功能集成同一個程序
微內(nèi)核設(shè)計:每種功能使用一個單獨(dú)的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
linux內(nèi)核特點(diǎn):支持模塊化: .ko(kernel object)
支持模塊運(yùn)行時動態(tài)裝卸或卸載
組成部分:
核心文件: /boot/vmlinuz-VERSION-release
ramdisk：CentOS 5：/boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS 6,7：/boot/initramfs-VERSION-release.img
模塊文件:/lib/modules/VERSION-release
運(yùn)行中的系統(tǒng)環(huán)境可分為兩層：內(nèi)核空間、用戶空間
用戶空間：應(yīng)用程序（進(jìn)程或線程）
內(nèi)核空間：內(nèi)核代碼（系統(tǒng)調(diào)用）

CentOS 系統(tǒng)的啟動流程
1.加載BIOS的硬件信息，獲取第一個啟動設(shè)備
2.讀取第一個啟動設(shè)備MBR的引導(dǎo)加載程序(grub)的啟動信息
3.加載核心操作系統(tǒng)的核心信息，核心開始解壓縮，并嘗試驅(qū)動所有的硬件設(shè)備
4.核心執(zhí)行init程序，并獲取默認(rèn)的運(yùn)行信息
5.init程序執(zhí)行/etc/rc.d/rc.sysinit文件
6.啟動核心的外掛模塊
7.init執(zhí)行運(yùn)行的各個批處理文件(scripts)
8.init執(zhí)行/etc/rc.d/rc.local
9.執(zhí)行/bin/login程序，等待用戶登錄
10.登錄之后開始以shell控制主機(jī)
詳細(xì)說明啟動流程
1..加載BIOS的硬件信息，獲取第一個啟動設(shè)備:
POST,加電自檢是BIOS功能的一個主要部分，負(fù)責(zé)完成對CPU，主板，內(nèi)存，硬盤子系統(tǒng)，顯示子系統(tǒng)，串并行接口，鍵盤等硬件情況的檢測
ROM:BIOS，保存著有關(guān)計算機(jī)系統(tǒng)最重要的基本輸入輸出程序，系統(tǒng)信息設(shè)置，開機(jī)加電自檢程序和系統(tǒng)啟動自舉等
RAM:CMOS互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，保存各項參數(shù)的設(shè)定
按次序查找引導(dǎo)設(shè)備，第一個有引導(dǎo)程序的設(shè)備為本次啟動設(shè)備
bootloader：引導(dǎo)加載器，程序；
Windows：ntloader
Linux：
LILO：LIinux LOader
GRUB：Grand Uniform Bootloader
GRUB 0.X：Grub Legacy
GRUB 1.X：Grub2
功能：提供一個菜單，允許用戶選擇要啟動的系統(tǒng)或不同的內(nèi)核版本； 把用戶選定的內(nèi)核裝載到RAM中的特定空間中，解壓、展開，而后把系統(tǒng)控制權(quán)移交給內(nèi)核
2.讀取第一個啟動設(shè)備MBR的引導(dǎo)加載程序(grub)的啟動信息

MBR:第一個扇區(qū)
前446字節(jié):bootloader
中間64字節(jié):分區(qū)表
最后2字節(jié):55AA

GRUB：
bootloader：1st stage
Partition：filesystem driver, 1.5 stage
Partition：/boot/grub, 2nd stage
3.加載核心操作系統(tǒng)的核心信息，核心開始解壓縮，并嘗試驅(qū)動所有的硬件設(shè)備

Kernel:
自身初始化:
探測可識別到的所有硬件設(shè)備
加載硬件驅(qū)動程序
以只讀方式掛載根文件系統(tǒng)
運(yùn)行用戶空間的第一個應(yīng)用程序:/sbin/init
init程序的類型:
Centos5-:SysV int
配置文件:/etc/inittab
Centos6:Upstart
配置文件：/etc/inittab
/etc/init/*.conf
CentOS 7：Systemd
配置文件：/usr/lib/systemd/system/, /etc/systemd/system/
ramdisk:
Linux內(nèi)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 --> ramfs
CentOS 5: initrd
工具程序：mkinitrd
CentOS 6,7: initramfs
工具程序：dracut, mkinitrd
4.核心執(zhí)行init程序，并獲取默認(rèn)的運(yùn)行信息
init 程序的類型：

1.SysV: init, 在CentOS 5中的開機(jī)速度是最慢的原因是采用SysV init方式，其特點(diǎn)是啟動用戶空間的服務(wù)程序，通常通過腳本進(jìn)行，有依賴關(guān)系的服務(wù)將被串行啟動。

(1)運(yùn)行級別：為了系統(tǒng)的運(yùn)行或維護(hù)等目的而設(shè)定的機(jī)制；
0-6：7個級別；
0：關(guān)機(jī), shutdown
1：單用戶模式(single user)，root用戶，無須認(rèn)證；維護(hù)模式；
2:多用戶模式(multi user)，會啟動網(wǎng)絡(luò)功能，但不會啟動NFS；維護(hù)模式；
3:多用戶模式(mutli user)，完全功能模式；文本界面；
4:預(yù)留級別：目前無特別使用目的，但習(xí)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(rèn)級別：3, 5
級別切換：init #
級別查看：
who -r
runlevel
(2)配置文件：/etc/inittab
每行定義一種action以及與之對應(yīng)的process
id:runlevels:action:process
id：一個任務(wù)的標(biāo)識符；
runlevels：在哪些級別啟動此任務(wù)；#，###，也可以為空，表示所有級別；
action：在什么條件下啟動此任務(wù)；
process：任務(wù)；
action：
wait：等待切換至此任務(wù)所在的級別時執(zhí)行一次；
respawn：一旦此任務(wù)終止，就自動重新啟動之；
initdefault：設(shè)定默認(rèn)運(yùn)行級別；此時，process省略；
sysinit：設(shè)定系統(tǒng)初始化方式，此處一般為指定/etc/rc.d/rc.sysinit腳本；
2.Upstart: init,CentOS 6 #CentOS 6的開機(jī)速度比5會快一些因?yàn)樗捎玫氖荱pstart的方法雖然你見到的名字還叫做init但是很多機(jī)制都是采用ubuntu開發(fā)的Upstart這個機(jī)制，特點(diǎn)是守護(hù)進(jìn)程間的通信依賴于D-Bus進(jìn)行，因此可基本實(shí)現(xiàn)類似的并行啟動
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(rèn)運(yùn)行級別）
.conf為upstart風(fēng)格的配置文件；
3.Systemd ：systemd, CentOS 7 #在7中的啟動速度最快的原因是采用Systemd的方式，其特點(diǎn)是服務(wù)只有第一次被訪問時才會真正的啟動起來
核心概念：unit,unit由其相關(guān)配置文件進(jìn)行標(biāo)識、識別和配置；文件中主要包含了系統(tǒng)服務(wù)、監(jiān)聽的socket、保存的快照以及其它與init相關(guān)的信息；
這些配置文件主要保存在：
/usr/lib/systemd/system
/run/systemd/system
/etc/systemd/system
unit的常見類型：
Service unit：文件擴(kuò)展名為.service，用于定義系統(tǒng)服務(wù)；
Target unit：文件擴(kuò)展為.target，用于模擬實(shí)現(xiàn)“運(yùn)行級別”；
Device unit： .device，用于定義內(nèi)核識別的設(shè)備；
Mount unit： .mount，定義文件系統(tǒng)掛載點(diǎn)；
Socket unit： .socket，用于標(biāo)識進(jìn)程間通信用到的socket文件；
Snapshot unit： .snapshot， 管理系統(tǒng)快照；
Swap unit： .swap, 用于標(biāo)識swap設(shè)備；
Automount unit： .automount，文件系統(tǒng)自動點(diǎn)設(shè)備；
Path unit： .path, 用于定義文件系統(tǒng)中的一文件或目錄；
關(guān)鍵特性：
基于socket的激活機(jī)制：socket與程序分離；
基于bus的激活機(jī)制；
基于device的激活機(jī)制；
基于Path的激活機(jī)制；
系統(tǒng)快照：保存各unit的當(dāng)前狀態(tài)信息于持久存儲設(shè)備中；
向后兼容sysv init腳本；/etc/init.d/
不兼容：
systemctl的命令是固定不變的；
非由systemd啟動的服務(wù)，systemctl無法與之通信；
5.init程序執(zhí)行/etc/rc.d/rc.sysinit文件

系統(tǒng)初始化腳本：/etc/rc.d/rc.sysinit
(1) 設(shè)置主機(jī)名；
(2) 設(shè)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(tǒng)；
(5) 檢測根文件系統(tǒng)，并以讀寫方式重新掛載根文件系統(tǒng)；
(6) 設(shè)置系統(tǒng)時鐘；
(7) 根據(jù)/etc/sysctl.conf文件來設(shè)置內(nèi)核參數(shù)；
(8) 激活lvm及軟raid設(shè)備；
(9) 激活swap設(shè)備；
(10) 加載額外設(shè)備的驅(qū)動程序；
(11) 清理操作；
6.啟動核心的外掛模塊
7init 執(zhí)行運(yùn)行的各個批處理文件(scripts)

    在系統(tǒng)/etc/rc.d/rc.sysinit初始化完成系統(tǒng)之后，此時系統(tǒng)就已經(jīng)可以正常工作了，只是還缺少啟動時所需要的各項服務(wù)，這樣主機(jī)才能提供一些我們需要的功能，如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、dhcp服務(wù)等功能這里通過inittab里面提到的l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3配置了，而這里其實(shí)是通過/etc/rc.d/rc3.d/下所有鏈接文件來決定如何啟動或關(guān)閉服務(wù)；素有以S開頭的都被傳遞start參數(shù)啟動，所有以K開頭的，都被傳遞stop參數(shù)以停止。
    而/etc/rc.d/rc3.d/下的所有鏈接文件都是在/etc/init下面的所有腳本，而這些腳本都必須至少接受四個最基本的參數(shù)，｛start|stop|status|restart｝
    意味著去啟動或關(guān)閉/etc/rc.d/rc3.d/目錄下的服務(wù)腳本所控制服務(wù)；
            K*：要停止的服務(wù)；K##*，優(yōu)先級，數(shù)字越小，越是優(yōu)先關(guān)閉；依賴的服務(wù)先關(guān)閉，而后關(guān)閉被依賴的；
            S*：要啟動的服務(wù)；S##*，優(yōu)先級，數(shù)字越小，越是優(yōu)先啟動；被依賴的服務(wù)先啟動，而依賴的服務(wù)后啟動；
  rc腳本：接受一個運(yùn)行級別數(shù)字為參數(shù)；
        /etc/init.d/* (/etc/rc.d/init.d/*)腳本執(zhí)行方式：
                /etc/init.d/SRV_SCRIPT  {start|stop|restart|status}
              service  SRV_SCRIPT   {start|stop|restart|status}
    chkconfig命令：管控/etc/init.d/每個服務(wù)腳本在各級別下的啟動或關(guān)閉狀態(tài)；
                                        查看：chkconfig  --list   [name]
                                        添加：chkconfig  --add  name
            能被添加的服務(wù)的腳本定義格式之一：
                                 #!/bin/bash
                                 #
                                 # chkconfig: LLL  NN NN
                                # 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(rèn)為2345；

8.init 執(zhí)行/etc/rc.d/rc.local
注意：正常級別下，最后啟動的一個服務(wù)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(wù)腳本的程序期望能開機(jī)自動運(yùn)行時，直接放置于此腳本文件中即可。
? /etc/rc.d/rc.local 在指定運(yùn)行級別腳本后運(yùn)行
? 可以根據(jù)情況，進(jìn)行自定義修改
9執(zhí)行/bin/login 程序，等待用戶登錄
10登錄之后開始以Shell控制主機(jī)

CentOS 6 啟動流程：POST --> Boot Sequence(BIOS) --> Boot Loader -->Kernel(ramdisk) --> rootfs --> switchroot --> /sbin/init -->(/etc/inittab, /etc/init/*.conf) --> 別 設(shè)定默認(rèn)運(yùn)行級別 --> 系統(tǒng)初始化腳本 rc.sysinit --> 務(wù) 關(guān)閉或啟動對應(yīng)級別的服務(wù) --> 啟動終端