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CentOS系统启动流程

时间:2019-08-02 21:18:41      阅读:77      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]
CentOS系统启动流程
  • Linux系统的组成部分
    Linux系统的组成部分:内核+根文件系统
    内核:进程管理,内存管理,网络协议栈,文件系统,驱动程序,安全功能
    内核设计流派:
    单内核设计:把所有功能集成同一个程序
    微内核设计:每种功能使用一个单独的子系统实现
    linux内核特点:支持模块化: .ko(kernel object)
    支持模块运行时动态装卸或卸载
    组成部分:
    核心文件: /boot/vmlinuz-VERSION-release
    ramdisk:CentOS 5:/boot/initrd-VERSION-release.img
    CentOS 6,7:/boot/initramfs-VERSION-release.img
    模块文件:/lib/modules/VERSION-release
    运行中的系统环境可分为两层:内核空间、用户空间
    用户空间:应用程序(进程或线程)
    内核空间:内核代码(系统调用)

  • CentOS 系统的启动流程
    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
  • 详细说明启动流程
    1..加载BIOS的硬件信息,获取第一个启动设备:
    POST,加电自检是BIOS功能的一个主要部分,负责完成对CPU,主板,内存,硬盘子系统,显示子系统,串并行接口,键盘等硬件情况的检测
    ROM:BIOS,保存着有关计算机系统最重要的基本输入输出程序,系统信息设置,开机加电自检程序和系统启动自举等
    RAM:CMOS互补金属氧化物半导体,保存各项参数的设定
    按次序查找引导设备,第一个有引导程序的设备为本次启动设备
    bootloader:引导加载器,程序;
    Windows:ntloader
    Linux:
    LILO:LIinux LOader
    GRUB:Grand Uniform Bootloader
    GRUB 0.X:Grub Legacy
    GRUB 1.X:Grub2
    功能:提供一个菜单,允许用户选择要启动的系统或不同的内核版本; 把用户选定的内核装载到RAM中的特定空间中,解压、展开,而后把系统控制权移交给内核

2.读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息

 MBR:第一个扇区
            前446字节:bootloader
            中间64字节:分区表
            最后2字节:55AA

GRUB:
bootloader:1st stage
Partition:filesystem driver, 1.5 stage
Partition:/boot/grub, 2nd stage

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

Kernel:
      自身初始化:
                   探测可识别到的所有硬件设备
                         加载硬件驱动程序
                         以只读方式挂载根文件系统
                         运行用户空间的第一个应用程序:/sbin/init

init程序的类型:
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内核的特性之一:使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件访问;
ramdisk --> ramfs
CentOS 5: initrd
工具程序:mkinitrd
CentOS 6,7: initramfs
工具程序:dracut, mkinitrd
4.核心执行init程序,并获取默认的运行信息
init 程序的类型:

1.SysV: init, 在CentOS 5中的开机速度是最慢的原因是采用SysV init方式,其特点是启动用户空间的服务程序,通常通过脚本进行,有依赖关系的服务将被串行启动。

 (1)运行级别:为了系统的运行或维护等目的而设定的机制;
       0-6:7个级别;
                   0:关机, shutdown
                   1:单用户模式(single user),root用户,无须认证;维护模式;
                   2:多用户模式(multi user),会启动网络功能,但不会启动NFS;维护模式;
                   3:多用户模式(mutli user),完全功能模式;文本界面;
                   4:预留级别:目前无特别使用目的,但习惯以同3级别功能使用;
                   5:多用户模式(multi user), 完全功能模式,图形界面;
                   6:重启,reboot
            默认级别:3, 5
            级别切换:init #
            级别查看:
                    who -r
                    runlevel
(2)配置文件:/etc/inittab
    每行定义一种action以及与之对应的process
               id:runlevels:action:process
                          id:一个任务的标识符;
                          runlevels:在哪些级别启动此任务;#,###,也可以为空,表示所有级别;
                          action:在什么条件下启动此任务;
                          process:任务;
                    action:
                       wait:等待切换至此任务所在的级别时执行一次;
                         respawn:一旦此任务终止,就自动重新启动之;
                         initdefault:设定默认运行级别;此时,process省略;
                         sysinit:设定系统初始化方式,此处一般为指定/etc/rc.d/rc.sysinit脚本;
        2.Upstart: init,CentOS 6 #CentOS 6的开机速度比5会快一些因为他采用的是Upstart的方法虽然你见到的名字还叫做init但是很多机制都是采用ubuntu开发的Upstart这个机制,特点是守护进程间的通信依赖于D-Bus进行,因此可基本实现类似的并行启动
         init程序:upstart,但依然为/sbin/init,其配置文件:
                       /etc/init/*.conf, /etc/inittab(仅用于定义默认运行级别)
                                         *.conf为upstart风格的配置文件;
        3.Systemd :systemd, CentOS 7 #在7中的启动速度最快的原因是采用Systemd的方式,其特点是服务只有第一次被访问时才会真正的启动起来
                              核心概念:unit,unit由其相关配置文件进行标识、识别和配置;文件中主要包含了系统服务、监听的socket、保存的快照以及其它与init相关的信息;
                               这些配置文件主要保存在:
                                        /usr/lib/systemd/system
                                        /run/systemd/system
                                        /etc/systemd/system
                            unit的常见类型:
                                   Service unit:文件扩展名为.service,用于定义系统服务;
                                   Target unit:文件扩展为.target,用于模拟实现“运行级别”;
                                    Device unit: .device,用于定义内核识别的设备;
                                    Mount unit: .mount,定义文件系统挂载点;
                                    Socket unit: .socket,用于标识进程间通信用到的socket文件;
                                    Snapshot unit: .snapshot, 管理系统快照;
                                    Swap unit: .swap, 用于标识swap设备;
                                    Automount unit: .automount,文件系统自动点设备;
                                    Path unit: .path, 用于定义文件系统中的一文件或目录;
              关键特性:
                    基于socket的激活机制:socket与程序分离;
                     基于bus的激活机制;
                     基于device的激活机制;
                     基于Path的激活机制;
                     系统快照:保存各unit的当前状态信息于持久存储设备中;
                      向后兼容sysv init脚本;/etc/init.d/
            不兼容:
                 systemctl的命令是固定不变的;
                 非由systemd启动的服务,systemctl无法与之通信;

5.init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件

系统初始化脚本:/etc/rc.d/rc.sysinit
   (1) 设置主机名;
   (2) 设置欢迎信息;
   (3) 激活udev和selinux;
   (4) 挂载/etc/fstab文件中定义的所有文件系统;
   (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) 根据/etc/sysctl.conf文件来设置内核参数;
  (8) 激活lvm及软raid设备;
  (9) 激活swap设备;
 (10) 加载额外设备的驱动程序;
 (11) 清理操作;

6.启动核心的外挂模块
7init 执行运行的各个批处理文件(scripts)

        在系统/etc/rc.d/rc.sysinit初始化完成系统之后,此时系统就已经可以正常工作了,只是还缺少启动时所需要的各项服务,这样主机才能提供一些我们需要的功能,如网络服务、dhcp服务等功能这里通过inittab里面提到的l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3配置了,而这里其实是通过/etc/rc.d/rc3.d/下所有链接文件来决定如何启动或关闭服务;素有以S开头的都被传递start参数启动,所有以K开头的,都被传递stop参数以停止。
        而/etc/rc.d/rc3.d/下的所有链接文件都是在/etc/init下面的所有脚本,而这些脚本都必须至少接受四个最基本的参数,{start|stop|status|restart}
        意味着去启动或关闭/etc/rc.d/rc3.d/目录下的服务脚本所控制服务;
                K*:要停止的服务;K##*,优先级,数字越小,越是优先关闭;依赖的服务先关闭,而后关闭被依赖的;
                S*:要启动的服务;S##*,优先级,数字越小,越是优先启动;被依赖的服务先启动,而依赖的服务后启动;
      rc脚本:接受一个运行级别数字为参数;
            /etc/init.d/* (/etc/rc.d/init.d/*)脚本执行方式:
                    /etc/init.d/SRV_SCRIPT  {start|stop|restart|status}
                  service  SRV_SCRIPT   {start|stop|restart|status}
        chkconfig命令:管控/etc/init.d/每个服务脚本在各级别下的启动或关闭状态;
                                            查看:chkconfig  --list   [name]
                                            添加:chkconfig  --add  name
                能被添加的服务的脚本定义格式之一:
                                     #!/bin/bash
                                     #
                                     # chkconfig: LLL  NN NN
                                    # description:  
                                     删除:chkconfig  --del  name
                修改指定的链接类型:
                        chkconfig  [--level  LEVELS]  name  <on|off|reset>
                     --level LEVELS:指定要控制的级别;默认为2345;

8.init 执行/etc/rc.d/rc.local
注意:正常级别下,最后启动的一个服务S99local没有链接至/etc/init.d下的某脚本,而是链接至了/etc/rc.d/rc.local (/etc/rc.local)脚本;因此,不便或不需写为服务脚本的程序期望能开机自动运行时,直接放置于此脚本文件中即可。
? /etc/rc.d/rc.local 在指定运行级别脚本后运行
? 可以根据情况,进行自定义修改
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

CentOS 6 启动流程:POST --> Boot Sequence(BIOS) --> Boot Loader -->Kernel(ramdisk) --> rootfs --> switchroot --> /sbin/init -->(/etc/inittab, /etc/init/*.conf) --> 别 设定默认运行级别 --> 系统初始化脚本 rc.sysinit --> 务 关闭或启动对应级别的服务 --> 启动终端

CentOS系统启动流程

原文:https://blog.51cto.com/14418331/2426093

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