Linux操作系統(tǒng)啟動(dòng)流程

Linux操作系統(tǒng)啟動(dòng)流程

POST -->
BootSequence(BIOS) -->
Bootloader(mbr) -->
kernel(ramdisk) -->
rootfs(switch_root) --> /sbin/init(/etc/inittab;/etc/init/*.conf;/usr/lib/systemd/system/) -->
設(shè)置默認(rèn)運(yùn)行級(jí)別；運(yùn)行系統(tǒng)初始化腳本，完成系統(tǒng)初始化；關(guān)閉對(duì)應(yīng)級(jí)別下需要停止的服務(wù)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)級(jí)別下需要開(kāi)啟的服務(wù) -->
設(shè)置登錄終端 -->
啟動(dòng)[圖形]終端

以上流程分兩部分：
  • 內(nèi)核空間的啟動(dòng)流程：

  1. POST（power on system test）：加電自檢；給CMOS加電，通過(guò)啟動(dòng)其上的BIOS(Basic Input Output System即基本輸入輸出系統(tǒng))程序去讀取硬件信息并檢測(cè)其是否存在。

  2. Boot Sequence：按次序查找個(gè)引導(dǎo)設(shè)備，第一個(gè)有引導(dǎo)程序的設(shè)備即為本次啟動(dòng)要用到的設(shè)備。

  3. Bootloader(mbr): 引導(dǎo)加載器，程序。提供一個(gè)菜單，允許用戶選擇要啟動(dòng)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(kāi)，而后把系統(tǒng)控制權(quán)移交給內(nèi)核。（注意：BootLoader只能放在基本磁盤分區(qū)上，而不能存放于邏輯磁盤）

  4. kernel(ramdisk):自身初始化
    <1>探測(cè)可識(shí)別到的所有硬件設(shè)備
    <2>加載硬件驅(qū)動(dòng)程序（有可能會(huì)借助于ramdisk加載驅(qū)動(dòng)）

    • ramdisk （虛擬文件系統(tǒng)）: Linux內(nèi)核特性之一；使用緩沖和緩存來(lái)加速對(duì)磁盤上的文件訪問(wèn)；即把內(nèi)存當(dāng)磁盤來(lái)用。
    • 配置文件：
      * CentOS 5：/boot/initrd-VERSION-release.img ；程序工具：mkinitrd
      為當(dāng)前正在使用的內(nèi)核重新制作ramdisk文件：mkinitrd /boot/initramfs-(uname -r).img(uname -r)
      * CentOS 6，7：/boot/initramfs-VERSION-release.img；程序工具：dracut
      為當(dāng)前正在使用的內(nèi)核重新制作dracut /boot/initramfs-(uname -r).img(uname -r)

  5. rootfs：掛載根文件系統(tǒng)（readonly以只讀方式掛載根文件系統(tǒng)）；

  6. switch_root:切換根文件

  • 用戶空間的啟動(dòng)流程：

  1. /sbin/init: 運(yùn)行用戶空間的第一個(gè)應(yīng)用程序/sbin/init
    * 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

  2. 設(shè)置默認(rèn)運(yùn)行級(jí)別：
    * 運(yùn)行級(jí)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
    * 共分7個(gè)級(jí)別：0-6
    * 0：關(guān)機(jī)，shutdown
    * 1：?jiǎn)斡脩裟Ｊ剑╯ingle user），root用戶無(wú)需認(rèn)證，維護(hù)模式
    * 2：多用戶模式（multi user），會(huì)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)功能，但不會(huì)啟動(dòng)NFS，維護(hù)模式
    * 3：多用戶模式，完全功能模式，文本界面
    * 4：預(yù)留級(jí)別，目前無(wú)特別使用目的，但習(xí)慣以同3級(jí)別功能使用
    * 5：多用戶模式，完全功能模式，圖形界面
    * 6：重啟，reboot

    • 默認(rèn)級(jí)別為：3或5；服務(wù)器基本上默認(rèn)使用3級(jí)別
      • 級(jí)別切換：init #
      • 級(jí)別查看：who -r或者runlevel

  3. 運(yùn)行初始化腳本，完成系統(tǒng)初始化：/etc/inittab（只針對(duì)CentOS5系統(tǒng)）
    * 每行定義一種action，以及與之對(duì)應(yīng)的process
    init配置文件/etc/inittab中的格式：
    id:runlevels:action:process
    * id：一個(gè)任務(wù)的標(biāo)識(shí)符
    * runlevels：在哪些級(jí)別啟動(dòng)此任務(wù)：#，###， 也可以為空，表示所有級(jí)別
    * ation：在什么條件下啟動(dòng)任務(wù)
    * wait：等待切換至此任務(wù)所在的級(jí)別時(shí)執(zhí)行一次
    * respawn：此任務(wù)終止時(shí)就自動(dòng)重新啟動(dòng)之
    * initdefault：設(shè)定默認(rèn)運(yùn)行級(jí)別，此時(shí)process省略
    * sysinit：設(shè)定系統(tǒng)初始化方式，此處一般指定/etc/rc.d/rc.sysinit腳本
    * process：?jiǎn)?dòng)的任務(wù)

    • init的處理流程：init是通過(guò)自上而下的讀取inittab文件依次執(zhí)行的
      * CentOS6在此設(shè)置默認(rèn)的runlevel：id:5:initdefault:
      • init是根據(jù)/etc/rc.d/rc.sysinit中的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)初始化，/etc/rc.d/rc.sysinit所做的事情：
        (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(cè)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(shí)鐘；
        (7) 根據(jù)/etc/sysctl.conf文件來(lái)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(dòng)程序；
        (11) 清理操作；
  1. 關(guān)閉對(duì)應(yīng)級(jí)別下需要停止的服務(wù)，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)級(jí)別下需要開(kāi)啟的服務(wù)：
    * 例如 /etc/rc.d/rc3/ 目錄下的服務(wù)腳本所控制的服務(wù)：
    * K：要停止的服務(wù)；K##，優(yōu)先級(jí)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)閉被依賴的服務(wù)
    * S* ：要啟動(dòng)的服務(wù)；S##*,優(yōu)先級(jí)數(shù)字越小，越是優(yōu)先啟動(dòng)，被依賴的服務(wù)先啟用，而后啟動(dòng)依賴的服務(wù)
    * rc腳本：接受一個(gè)運(yùn)行級(jí)別數(shù)字為參數(shù)
    腳本框架： for srv in /etc/rc.d/rc#.d/k*.d;do $srv stop done for srv in /etc/rc.d/rc#.d/s*.d;do $src start done
    • 注意：正常級(jí)別下，最后啟動(dòng)的一個(gè)服務(wù)SS99local 沒(méi)有連接至/etc/init.d下的某腳本，而是連接至/etc/rc.d/rc.local腳本；因此，不便或不需要寫為服務(wù)腳本的程序期望能開(kāi)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，直接放置于此腳本文件中即可。
  1. 設(shè)置啟動(dòng)終端，啟動(dòng)[ 圖形 ] 終端；
        tty1:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty1
        ... ...
        tty6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6

    （1）mingetty會(huì)調(diào)用login程序；
    （2）打開(kāi)虛擬終端的程序除了mingetty之外，還有諸如getty等；
        tty7:5:respawn:/etc/X11  #啟動(dòng)圖形終端

  • chkconfig 命令：管控/etc/init.d/目錄下每個(gè)服務(wù)腳本在各級(jí)別下的啟動(dòng)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(jí)別；默認(rèn)為2345；

GRUB啟動(dòng)引導(dǎo)程序配置（Boot Loader）

grub：GRand Unified Bootloader

在系統(tǒng)啟動(dòng)流程中，BIOS讀取相關(guān)信息之后，接下來(lái)就是去第一個(gè)可以啟動(dòng)的設(shè)備當(dāng)中的MBR中讀取Boot loader信息。

  • grub 0.X：grub legacy
  • grub 2.X：grub2
  • grub legacy：
    • stage1：mbr
    • stage1_5：mbr之后的扇區(qū)，讓stage1中的bootloader能識(shí)別stage2所在的分區(qū)上的文件系統(tǒng)
    • stage2：磁盤分區(qū)（/boot/grub/）
      配置文件：/boot/grub/grub.conf
      stage2及內(nèi)核等通常放置于一個(gè)基本磁盤分區(qū)
    • 功用：
      （1）：提供菜單，并提供交互式接口
      e：編輯模式；用于編輯菜單
      c：命令模式；交互式接口
      （2）： 加載用戶選擇的內(nèi)核或者操作系統(tǒng)；允許傳遞參數(shù)給內(nèi)核；可隱藏此菜單。
      （3）：為菜單提供了保護(hù)機(jī)制；為編輯菜單進(jìn)行認(rèn)證；為啟用內(nèi)核或操作系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)證。
  • 如何識(shí)別設(shè)備：（hd#，#）
    • hd# ： 磁盤編號(hào)，用數(shù)字表示，從0開(kāi)始編號(hào)

    • ：分區(qū)編號(hào)，用數(shù)字表示，從0開(kāi)始編號(hào)

grub的命令接口
help：獲取幫助列表
help KEYWORD:獲取詳細(xì)幫助信息
find (hd0,0)/PATH/TO/SOMEFILE
root (hd0,0) 設(shè)置誰(shuí)為根
kernel /PATH/TO/RERNEL_FILE:內(nèi)核路徑；設(shè)置本次啟動(dòng)時(shí)用到的內(nèi)核文件，額外還可以添加許多內(nèi)核支持使用的cmdline參數(shù)；
     例如： init=/path/to/init,selinux=0
initrd /PATH/TO/LNITRAMS_FILE:設(shè)定為選定的內(nèi)核提供額外文件的ramdisk
boot：引導(dǎo)啟動(dòng)選定的內(nèi)核

...

配置文件：/etc/grub/grub.conf

配置項(xiàng)：
    default=#：設(shè)定默認(rèn)啟動(dòng)的菜單項(xiàng)；菜單項(xiàng)（title）編號(hào)從0開(kāi)始
    timeout=#：指定菜單項(xiàng)等待選項(xiàng)選擇的時(shí)長(zhǎng)
    spashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_PIC_FILE:指明菜單背景圖片文件路徑
    passwd [--md5] STRING: 菜單編輯認(rèn)證
    hiddenmenu： 隱藏菜單
    title TITLE :定義菜單項(xiàng)“標(biāo)題”，可以出現(xiàn)多次；
    root (hd0,0):grub查找stage2及kernel文件所在設(shè)備分區(qū)；為grub的根
    kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS] :啟動(dòng)內(nèi)核
    initrd /PATH/TO/IMTRAMFS_FILE :內(nèi)核匹配的ramfs文件
    passwd [--md5] STRING:啟動(dòng)選定內(nèi)核或操作系統(tǒng)時(shí)進(jìn)行認(rèn)證

    grub-md5-crypt   #密碼串生成工具
        [root@localhost ~]# grub-md5-crypt
        Password: 
        Retype password: 
        \$1$XJZYv/$NB0d91w7u2UIhXa0434I8.
grup出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法啟動(dòng)系統(tǒng)后如何修復(fù)
  1. 本機(jī)grub安裝（grub破壞后未重啟）
<1> grub-install --root-directory=/ /dev/sda
<2>grub
        grub>root （hd#,#）
        grub>setup (hd#)

示例：
        [root@localhost ~]# dd if=/dev/sda of=/boot/mbr.bak count=1 bs=512  #備份MBR
        [root@localhost ~]# dd if=/dev/zero of=/dev/sda count=1 bs=200  #破壞MBR前200個(gè)bs，即把grub.conf破壞了

    恢復(fù)方法1：  [root@localhost ~]# grub
                grub> root (hd0,0)
                root (hd0,0)
                Filesystem type is ext2fs, partition type 0x83
                grub> setup (hd0)   
                setup (hd0)
                 Checking if "/boot/grub/stage1" exists... no
                 Checking if "/grub/stage1" exists... yes
                 Checking if "/grub/stage2" exists... yes
                 Checking if "/grub/e2fs_stage1_5" exists... yes
                 Running "embed /grub/e2fs_stage1_5 (hd0)"...  27 sectors are embedded.
                succeeded
                 Running "install /grub/stage1 (hd0) (hd0)1+27 p (hd0,0)/grub/stage2 /grub/grub.conf"... succeeded
                Done.
                grub> quit       
                quit
    
    方法2：     [root@localhost ~]# grub-install --root-directory=/ /dev/sda
                Installation finished. No error reported.
                This is the contents of the device map //boot/grub/device.map.
                Check if this is correct or not. If any of the lines is incorrect,
                fix it and re-run the script `grub-install'.
                #this device map was generated by anaconda
                (hd0)     /dev/sda
  1. grub破壞后重啟，需要緊急救援模式來(lái)修復(fù)，步驟如下：
    <1> 用安裝光盤啟動(dòng)，在安裝界面選擇Rescue installed system 進(jìn)入緊急救援模式（或者，在此界面按ESC鍵，在boot: 之后輸入linux rescue 進(jìn)入）
    <2>然后根據(jù)提示選擇語(yǔ)言和鍵盤格式
    <3>選擇是否配置網(wǎng)卡
    <4>提示硬盤上的系統(tǒng)已經(jīng)被找到并掛載在/mnt/sysimage 下，continue用讀寫模式加載
    <5>輸入chroot /mnt/sysimage切換磁盤根目錄
    <6>運(yùn)行 grub-install --root-directory=/ /dev/sda 修復(fù)grub
    注意：此處演示為centos6系統(tǒng)，如果centos7系統(tǒng)需要使用grub2-install --root-directory=/ /dev/sda

實(shí)現(xiàn)kickstart文件制作與光盤鏡像制作

在我們CentOS系統(tǒng)安裝完成后 會(huì)在/root 目錄下生成一個(gè)anaconda-ks.cfg文件，此文件就是kickstart，我們可以以此文件為模板來(lái)定制自己的kickstart文件。
可以使用 ks指明kickstart文件的位置
如：ks=cdrom:/PATH/TO/KICKSTART_FILE

kickstart文件的格式

  • 命令段：指定各種安裝前配置選項(xiàng)，如鍵盤類型等；分為：

    • 必備命令
    • 可選命令

  • 程序包段：指明要安裝的程序包，以及包組，也包括不安裝的程序包；

           %package   #指明程序包段開(kāi)始
       @group_name   #安裝一個(gè)包組
        package             # 安裝單個(gè)程序包
       -package           #明確指明不安裝的
       %end          #程序包段結(jié)束

  • 腳本段：

    • %pre：安裝前腳本
      運(yùn)行環(huán)境：運(yùn)行安裝介質(zhì)上的衛(wèi)星Linux系統(tǒng)環(huán)境；
    • %post：安裝后腳本
      運(yùn)行環(huán)境：安裝完成的系統(tǒng)；
命令段中的必備命令：
  • authconfig：認(rèn)證方式的配置；authconfig --enableshadow --passalgo=sha512
  • bootLoader：定義bootloader的安裝位置及相關(guān)配置；bootloader --location=mbr --driveorder=sda --append="nomodeset crashkernel=auto rhgb quiet"
  • keyboard：設(shè)置鍵盤類型； keyboard us
  • lang：設(shè)置語(yǔ)言類型；lang en_US.UTF-8
  • part： 分區(qū)布局；part /boot --fstype=ext4 --size=500 part pv.008002 --grow --size=1
  • rootpw：管理員密碼；rootpw --iscrypted $6$UQONRau1iY1OvJbk$NB0k1D1LpHCbV6ioFOyq3LAH/L6tSF79upN.zg48ZV8y5NzBzOoXNlqaRZEIkPn.tDdPFnuxrAnS/e3UX
  • timezone：指定時(shí)區(qū)； timezone --utc Etc/UTC
  • 補(bǔ)充：分區(qū)相關(guān)的其他指令
    • clearpart：清楚分區(qū)；clearpart --linux --drives=sda
    • volgroup：創(chuàng)建卷組；volgroup VolGroup --pesize=4096 pv.008002
    • logvol：創(chuàng)建邏輯卷；logvol /home --fstype=ext4 --name=lv_home --vgname=VolGroup --grow --size=100
命令段中的可選命令：
  • install OR upgrade：安裝或升級(jí)
  • text：安裝界面類型，text為tui，默認(rèn)為gui
  • network：配置網(wǎng)絡(luò)接口；network --onboot yes --device eth0 --bootproto dhcp --noipv6
  • firewall：防火墻；firewall --disabled
  • selinux：SELinux；selinux --disabled
  • halt、poweroff或reboot：安裝完成之后的行為；
  • repo：指明安裝時(shí)使用的repository；repo --name="CentOS" --baseurl=cdrom:sr0 --cost=100
  • url：指明安裝時(shí)使用的repository；為url格式。

定制kickstart文件

    yum install  system-config-kickstart
    system-config-kickstart
        
        檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤：
        # ksvalidator

......

示例：
    [root@localhost ~]# yum install  system-config-kickstart  #安裝system-config-kickstart
    [root@localhost ~]# system-config-kickstart #運(yùn)行kickstart之后打開(kāi)一個(gè)kickstart configurator的配置界面
在此圖形界面中即可配置kickstart

創(chuàng)建光盤鏡像

    
[root@localhost ~]# mkisofs -R -J -T -v --no-emul-boot --boot-load-size 4 --boot-info-table -V "CentOS 6 x86_64 boot" -c isolinux/boot.cat -b isolinux/isolinux.bin -o  /root/boot.iso   myboot/
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