Linux系統啟動流程與內管管理（上）

在講linux系統啟動流程之前，來講講linux的組成，這樣能能幫助我們深入了解系統的啟動流程,廢話不多說直接上系統啟動流程圖

linux組成

linux：kernel+rootfs

kenrel的作用：進程管理、內存管理、網絡管理、驅動程序、文件系統、安全管理等

 

rootfs：程序和glibc

庫：函數結合，function，調用接口（頭文件負責傳輸）

過程調用：procedure，無返回值

函數調用：function

程序：二進制執行文件

 

內核設計流派

單內核：把所有功能集成與一個程序

如：linux

微內核：每種功能使用一個單獨的子系統實現

如：windows，Solaris

 

內核

linux內核特點

支持模塊化：.ko（內核對象）

如：文件系統，硬件驅動，網絡協議等，支持內核模塊的動態加載和卸載

組成部分

核心文件/boot/vmlinuz-VERSION-release

ramdisk:輔助的偽根系統

CentOS5:/boot/initrf-VERSION-release.img

CentOS6.7：/boot/initramfs-VERSION-release.img

模塊文件：/lib/modules/VERSION-release

 

 

CentOS6的啟動流程

加載BIOS的硬件信息，獲取第一個啟動設備

讀取第一個啟動設備MBR的陰引導載程序grub的啟動信息

加載核心操作系統的黑信息，核心開始解壓縮，并嘗試驅動硬件設備

核心執行init程序并獲取運行信息

INIT執行/etc/rc.d/rc.sysinit文件

啟動核心的外掛模塊（/etc/modprobe.conf）

INIT執行各個批處理文件

INIt執行/etc/rc.d/rc.local

執行/bin/login程序，等待用戶登錄

登錄之后打開開始以shell控制主機

 

系統整體的啟動流程可以分為以下幾個過程

1、  加電自檢：power  on system  test（POST）

自檢主要檢測一下硬件設備是否存在并能正常運行，如：CPU，內存，硬盤是否存在并能正常運行；CPU風扇是否能夠正常運轉散熱；以及一些外圍的輸入輸出設備是否存在。有些設備存在與否都不影響系統地正常啟動，如鼠標，鍵盤等

這些自檢的功能是由一個軟件程序來實現的，這個軟件程序叫做：BIOS（Basic Inout Output System）它裝載與一個硬件芯片CMOS之上，加電過程是給CMOS通電，然后啟動其上的BIOS程序，BIOS根據CMOS上的信息讀取其他硬件信息并檢測是否存在并能正常運行，之后進行硬件設備的初始化

 

2、  選擇啟動 順序，加載MBR

硬件設備初始化之后，BIOS會列出一些可以啟動的裝置順序，讀取第一個啟動設備中操作系統的核心文件，而這個核心文件是由Boot Loader（引導加載器）的管理程序來管理的，Boot Loader主要去識別、加載操作系統中的核心文件，并提交到內存中運行，進而來啟動操作系統

 

3、  加載系統內核kernel，執行系統初始化信息

在Boot Loader開始讀取操作系統內核文件后，接下來就會將內核文件解壓縮后裝載到內存當中，內核文件通常存放在/boot目錄下有一個vmlinuz打頭的文件，但是此時內核程序還沒有加載到磁盤，是不能讀取系統上的內核文件的，linux中采用了一種叫虛擬文件系統，它跟內核文件放在同一個目錄下名為init打頭的文件，接下來Boot Loader程序將其加載到內存中，虛擬文件系統被解壓縮并且放入內存模擬一個根文件系統，它會提供一個程序，可以加載啟動過程中所需要的核心模塊，加載完成，會協助內核呼叫/sbin/init來執行后續的正常啟動。

4、  啟動用戶空間第一個執行程序/sbin/init

在內核、硬件及驅動信息加載完畢后，內核會呼叫用戶空間的第一個執行程序/sbin/init，init程序主要功能時準備軟件運行環境，包括系統的主機名，網絡配置，文件系統格式等其他服務的啟動管理，而這些所有的操作都是通過init的配置文件來定義。

 

init程序的類型

Sysv：init，Centos5之前

配置文件/etc/inittab

Upstart：init，CentOS6

配置文件：/etc/inittab, /etc/init/*.conf

Systemd：systemd，CentOS 7

配置文件:/usr/lib/system/system

/etc/system/system

 

ramdisk

內核中的特性之一：使用緩沖和緩存來加速對磁盤上的文件訪問

ramdisk–>ramfs提高速度

CentOS5：initrd，工具程序：mkinitrd

CentOS6：initramfs，工具程序：mkinitrd，dracut

 

系統初始化

POST–>BootSequence(BIOS)–>Bootloader(MBR)–>kenel(ramdisk)–>rootfs(只讀)–>init（systemd）

 

 

運行級別

為系統運行或維護等目的而設定 0-6,共7個級別

 

0：halt關機

1：single user mode 直接以管理員的身份切入

2：multi  user mode，no NFS多用戶模式，啟動網絡功能，但不會啟動NFS，維護模式

3：multi user mod ,text mode，正常模式，文本界面

4：reserved 預留級別，同三級別一樣

5：multi user mode graphic mode,多用戶模式，正常模式，圖形界面

6：reboot  重啟

默認級別：3，5

切換級別：init #

查看級別：runlevel； who  -r

 

init初始化

init讀取其初始化文件/etc/inittab

inittab完成如下任務

1、設定默認運行界別

2、運行系統初始化腳本

3、運行指定級別目錄下的腳本

4、ctrlaltdel組合件操作

5、定義UPS電源在電源故障/恢復時的操作

6、啟動虛擬終端（2345級別）

7、啟動圖形終端（5級別）

 

CentOS5的inittab文件

每一行定義一種action以及與之對應的process

#

# inittab       This file describes how the INIT process should set up

#               the system in a certain run-level.

#

# Author:       Miquel van Smoorenburg, <miquels@drinkel.nl.mugnet.org>

#               Modified for RHS Linux by Marc Ewing and Donnie Barnes

#

 

# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:

#   0 – halt (Do NOT set initdefault to this)

#   1 – Single user mode

#   2 – Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)

#   3 – Full multiuser mode

#   4 – unused

#   5 – X11

#   6 – reboot (Do NOT set initdefault to this)

 

id:3:initdefault:

 

# System initialization.

si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

 

l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0

l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1

l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2

l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3

l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6

 

# Trap CTRL-ALT-DELETE

ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

 

# When our UPS tells us power has failed, assume we have a few minutes

# of power left.  Schedule a shutdown for 2 minutes from now.

# This does, of course, assume you have powerd installed and your

# UPS connected and working correctly. 

pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"

 

# If power was restored before the shutdown kicked in, cancel it.

pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"

 

 

# Run gettys in standard runlevels

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1

2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2

3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3

4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4

5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5

6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

 

# Run xdm in runlevel 5

x:5:respawn:/etc/X11/prefdm –nodaemon發

 

id:runlevels:action:process   設定默認運行級別

 

id：標識

runlevel：在那個級別運行慈航

action在什么情況下執行慈航

process：要運行的程序

 

si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit 系統初始化腳本

action

initdefault：設定默認運行幾倍

sysinit：系統初始化

wait：等待級別奇幻至此級別時執行

respawn：一旦程序終止，會重新啟動

 

/etc/rc.d/rc.sysinit 系統初始化

該腳本完成如下工作

1.   激活udev和selinux

2.   根據/etc/sysctl.conf文件來設定內核參數

3.   設定始終

4.   裝載鍵盤映射

5.   啟用交換分區

6.   設置主機名

7.   根文件系統檢測，并以讀寫方重新掛載

8.   激活RAID和lvm設備

9.   啟用磁盤配額

10. 根據/etc/fstab檢查并掛載其他文件系統

11. 清理過期的鎖文件的pid文件

 

 

/etc/rc.d/rc

說明：rc  N –>意味著讀取/etc/rc.d/rcN.d/

K*：K##*;##運行次序，數字越小，越先運行，數字越小的服務，依賴的服務先關閉，而后關閉被依賴的服務

S*：S##*;##運行次序；數字越小，越先運行，；數字越小的服務，被依賴的服務先啟動，而啟動依賴的服務后

for  I    in   /etc/rc3.d/K*;do

    $I  stop

done

for I in /etc/rc3.d/S* ;do

         $i start

done

 

關閉或啟動的優先次序，數據越小越優先被選定，先關閉以K開頭的服務然后啟動以S開頭的服務

 

服務類腳本/etc/rc.d/init.d    /etc/init.d（鏈接文件內容跟/etc/rc.d/init.d內容太完全一樣）

SysV： /etc/rc.d/init.d

服務名  {start | stop | restart |status |reload |configtest }

 

 

chkconfig命令

chkconfig  runlevels   ss（啟動次序）   kk（關閉次序）

當chkconfig命令來為此腳本在rc#.d目錄創建鏈接時，runlevel表示默認創建為S*開頭的鏈接，除此之外的級別默認創建為K*開頭的鏈接，S后面的啟動優先級為SS所表示的數字，K后面關閉次序KK所表示的數字，“—”表示設有默認為S*開頭的鏈接

 

description：用于說明此腳本的簡單功能：“\”續行

 

chkconfig  –list:查看所有獨立守護服務的啟動設定

chkconfig –list   service_name

 

chkconfig –add  service_name

 

chkconfig –del service_name

chkconfig –35  service  off

chkconfig –level service_name {on|off}

 

如果省略級別指定，默認為2345級別

/etc/rc.d/rc.local：系統最后啟動的一個服務，準確的說應該執行的一個腳本

 

守護進程的類別（像第三方的應用程序）

獨立守護進程

xinetd：超級獨立守護進程 （代理人）

瞬時守護進程：不需要關聯至運行級別,被xinetd進程所管理

進入的請求首先被xinetd代理

配置文件:/etc/xinetd.conf   /etc/xinetd.d/serviername

與libwrap.so文件鏈接 

用chkconfig控制的符

chkconfig tftp  on

 

service命令：手動管理服務

  service 服務   start | stop  |restart

  service  –status-all  顯示所有服務的狀態