CentOS啟動流程

  我們介紹一下CentOS操作系統的詳細啟動流程，了解這些啟動流程之后，我們可以實驗做一個小型的Linux。

• 1、Linux的組成

• 2、Linux的運行環境

• 3、Linux的啟動流程

• 3.1、POST加電自檢

• 3.2、Boot Sequence(啟動次序)

• 3.3、MBR

• 3.4、Kernel

• 3.5、init

1、Linux的組成

  我們Linux操作系統主要內核和根文件系統來組成的，那么內核的主要功能分別有：進程管理、內存管理、網絡協議棧、文件系統、安全功能、驅動程序組成，那么部署內核的地方就叫核心文件那么核心文件稱之為bzimage，在/boot分區目錄下，名為vmlinuz-VERSION，它是一個可引導的、壓縮的一個內核，是開機時加載的重要的一環。它們的組成部分分為兩類，一類內核文件，一類時模塊文件，內個文件在/boot/vmlinuz-VERSION-realease，而模塊文件在/lib/modules/VERSION-release中，如果我們編譯安裝新的內核版本時，系統將會有多個目錄版本。

2、Linux的運行環境

  在內核的運行的環境當中可分為兩個層次，一類是內核空間，一類是用戶空間，內核空間主要是內核代碼，運行時作為系統調用，而用戶空間主要是那些應用的空間，運行時可作為進程或線程。Linux的內核設計是單內核的設計，內核設計流派總的來說分為兩類，一個是單內核設計，而單內核的設計是把所有功能集成與同一個程序，另一類是微內核設計，就是將每種功能都由它的子功能來實現，其采用微內核的操作系統有：Windows和Solaris。  
但是Linux內核又汲取了微內核的特性，其特性就是支持模塊化，意思就是在用戶編譯內核時，不必要把所有功能全部都打在一個內核文件中，我們可以把某個功能編譯成一個模塊放在那個路徑里中，等到我們需要時可以安裝，不需要重新編譯，所以，Linux的內核支持模塊運行時動態裝載與卸載。  
  再說一下ramdisk，它是一個輔助性的文件，在CentOS 5中名字叫作Sysn init，配置文件在 /etc/inittab，主要作用就是設置運行級別然后啟動第一個進程init，Sysv init早期在Unix上流傳下來的，不過由于啟動太慢，主要不是并行啟動，且還要緩沖，所以在CentOS
 6中使用的Upstart，它是一個并行啟動的一個程序，早期用于ubuntu，后來用于CentOS上，它的啟動速度比CentOS快的很多，因為它的CentOS 5的initrd在CentOS 6上換成了initramfs由原來的模擬磁盤換成了模擬文件系統，這是一種提速機制，一旦轉換成文件系統的話就不需要進行緩沖了。  
  現在的CentOS 7中，采用了全新的一種啟動軟件，叫systemd，與之前的版本改變很大，管理起來也是全新的模式，不過啟動速度比5和6還要快，因為它只是檢測，檢測到在的話，就檢測下一個程序，并不讓這個程序啟動起來。

3、Linux的啟動流程

  現在說一下CentOS的啟動流程，這里主要還是以6為主，且只使用PC架構。

3.1、POST加電自檢

  第一步，在我們開機時，或者說我們插上電時，PC機會自我檢查一下它們的零件組成結構有沒有缺失，如果零件缺失那么我們的主機豈不是啟動不了啦？其實對于啟動PC來說每一步都挺重要的。那么有誰來管理？在我們的主板上有個CMOS斷電時那個紐扣電池來給它們供電保持運行，在CMOS中有個小型系統，叫做BIOS，叫基本輸出輸出系統，如果說對硬件設置或者說開啟支持虛擬化的話，就要進入這個小型系統設置，以上這些叫加電自檢(POST)。

3.2、Boot Sequence(啟動次序)

  第二步就是它的啟動次序  (Boot Sequence)按次序查找引導設備，第一個有引導程序的設備就在本次要用到的設備，其主要的程序是bootloader，它是一個引導加載器，是安裝在U盤、硬盤上的第一個程序，那么我們操作系統在啟動時，通常都是靠bootloader來啟動的，在MBR上占據446個字節，通常我們在安裝系統時，操作系統的引導啟動程序都寫進這個bootloader里，Windows和Linux都使用不同的引導程序，前者使用ntloader，后者使用的時grub，我們來講后者。

3.3、MBR

  第三步MBR叫做主引導記錄，共有512個字節，位于第一個扇區上，這個扇區是不能更改的，其中446個字節是我們在安裝操作系統時寫的bootloader，64位是分區表，最后2位是驗證。  
在我們安裝Linux時，安裝引導程序的叫grub，以下共分為三段：  
  1st_stage：主要寫進了bootloader 
  1.5_st_stage：讓1st_stage區識別2stage所在的系統分區(/boot/grub)  
  2_stage：放置在某個分區的路徑下(/boot/grub)  
  功能時提供一個菜單界面，允許用戶選擇不同的操作系統與內核，一旦選擇完成之后，內核就放在一個RAM中一個特定的空間里，展開與解壓之后將系統控制權移交給內核。

3.4、Kernel

  第四步Kernel是Linux的核心，它是將硬件調用起來，并且驅動它們發揮它們的用處的一個程序，用戶在grub中選擇完成之后，內核就會開始自身初始化，然后探測可識別所有的硬件設備，之后我們借助ramdisk來進行加載驅動(ramdisk是一個輔助性的文件，它是一個在內存中的模擬根文件系統用來使內核初始化，這個文件可以沒有，不過前提是你的內核能夠直接驅動rootfs下的所有設備。)，以只讀方式掛載根文件系統，等內核加載完成之后，系統就開始施行根切換。并且運行用戶空間中的第一個程序：/sbin/init。

3.5、init

  我們都說上帝是不管這些個人間的那些俗物，就像內核一樣，它也并不管用戶空間里所運行的程序，所以就派出了一個大管家，叫做init，它是所有進程的父進程，并且就是內核初始化之后在用戶空間中運行的第一個程序，它的程序類型在各個版本上也有所不同，在CentOS 5 中叫sysv init，配置文件在/etc/inittab，在CentOS 6中使用的時Upstart，不過為了兼容CentOS 5，其配置文件也是在/etc/inittab中，不過和5不同的是，里面的內容已經很少了，真正的配置文件在  /etc/init/*.conf，新版的CentOS 7使用的是使用的時systemd，就連父進程由原來的init改成了systemd，其配置文件在/usr/lib/systemd/system以及/etc/systemd/system里面有諸多文件，可需備份。我們是根據這個配置文件的默認運行級別在關閉某些服務，之后在開啟這個級別下的服務，啟動登陸終端，登陸成功之后運行CTL或者是GUI界面，這幅圖供參考。