Linux系統的組成部分
1、動態視角：內核+根文件系統
2、靜態視角：磁盤分區+文件
Linux運行中的系統環境
1、用戶空間：應用程序（進程或線程）
2、內核空間：內核代碼（系統調用）
內核設計流派：
*單內核設計：把所有功能集成于同一個程序，如:Linux
*微內核設計：每種功能使用一個單獨的子系統實現，如:windows
Linux內核特點
1、支持模塊化：.ko（kernel object）
2、支持模塊運行時動態裝載或卸載
Linux內核的組成
1、核心文件：/boot/vmlinu-VERSION-release
2、ramdisk：中間臨時根文件系統，動態創建出來的，使用緩沖和緩存來加速對磁盤上的文件訪問
CentOS 5：/boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS 6、7：/boot/initramfs-VERSION-release.img
3、模塊文件：/lib/modules/VERSION-release
CentOS系統初始化流程（內核級別）
POST –> BootSequence（BIOS）–> BootLoader（MBR）–> kernel（ramdisk）–> rootfs（readonly）–> /sbin/init(/etc/inittab)
第一步、POST：加電自檢，檢查硬件設備是否存在
1、用于實現POST的代碼在主板上ROM(CMOS)芯片上。
2、主板上的ROM(CMOS)：主板上的一塊可讀寫的并行或串行FLASH芯片，是用來保存BIOS的硬件配置和用戶對某些參數的設定。(BIOS設置程序一般都被廠商整合在芯片中，因此BIOS設置有時也被叫做CMOS設置)
第二步、Boot Sequence：按次序查找各引導設備，第一個有引導程序的設備即為本次啟動要用到的設備
BIOS：Basic Input Output System，基本輸入輸出系統。它保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、開機后自檢程序和系統自啟動程序，從CMOS中讀寫系統設置的具體信息。 其主要功能是為計算機提供最底層的、最直接的硬件設置和控制
第三步、BootLoader：引導加載器，程序
提供一個菜單，允許用戶選擇要啟動的系統或不同的內核版本，把用戶選定的內核裝載到RAM中的特定空間中，解壓、展開，而后把系統控制權移交給內核。
*Windows上的引導加載器：ntloader
*Linux上的引導加載器：
LILO：短小精悍的linux加載器，1024柱面之后無法加載，現在多用于安卓手機啟動。
GRUB：GRand Unified Bootloader，統一引導加載器
GRUB 0.X(CentOS 5/6)：Grub Legacy
GRUB 1.X(CentOS 7)：：Grub2，完全重寫，設計理念上很大改變
MBR:Master Boot Record,主引導記錄
ext系列及GPT系列的文件系統的bootloader都在MBR中的前446個字節，MBR為該磁盤的第一個扇區（1st stage），共512字節。
MBR的組成：512bytes
446bytes：bootloader
46bytes：fat（GPT文件系統中不同）
2bytes：55AA（分區表有效性標識）
GRUP引導階段：
這時候就可以看到我們的Centos系統了，但是一般都不需要操作，會自動啟動系統。其實我們也可以自己手動啟動系統的。
加載運行GRUB共可分為三步：
1、bootloader：1st stage，位于MBR中，為了引導2nd stage。
2、Partition：filesystem driver，1.5stage，mbr之后的扇區，讓stage1中的bootloader能識別stage2所在在分區上的文件系統。
3、Partition：/boot/grub,2nd stage，位于boot基本磁盤分區中，GRUB的引導程序。
stage2及內核等通常放置于一個基本磁盤分區
功用：
?。?）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
?。?）加載用戶選擇的內核或操作系統
運行傳遞參數給內核
可隱藏此菜單
（3）為菜單提供了保護機制
為編輯菜單進行認真
為啟用內核或操作系統進行認證
如何識別設備：
(hd#，#)
hd#：磁盤編號，用數字表示，從0開始編號
#：分區編號，用數字表示，從0開始編號
grub的命令行接口：
e：編輯模式，用于編輯菜單 c：命令模式，交互式接口 常用命令： help：獲取幫助列表 help KEYWORD：詳細幫助信息 find（hd#，#）/PATH/TO/SOMEFILE root(hd#,#) kernel /PATH/TO/SOMEFILE：設定本次啟動時用到的內核文件，額外還可以添加許多內核支持使用的cmdline參數 例如：init=/path/to/init,selinux=0 initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE：設定為選定的內核提供額外文件的randisk boot：引導啟動選定的內核
手動在grub命令行接口啟動系統：
grub> root (hd#,#)
grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img
grub> boot
配置文件：/boot/grub/grub.conf
配置項： default=#: 設定默認啟動的菜單項；落單項(title)編號從0開始； timeout=#：指定菜單項等待選項選擇的時長； splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPMPICFILE：指明菜單背景圖片文件路徑； hiddenmenu：隱藏菜單； password [--md5] STRING: 菜單編輯認證； title TITLE：定義菜單項“標題”, 可出現多次；用來引導多個內核或者操作系統 root (hd#,#)：grub查找stage2及kernel文件所在設備分區；為grub的“根”; kernel /PATH/TO/VMLINUZFILE [PARAMETERS]：啟動的內核 initrd /PATH/TO/INITRAMFSFILE: 內核匹配的ramfs文件；
第四步、kernel（ramdisk），加載內核
內核會自身初始化：
探測可識別到的所有硬件設備
加載硬件驅動程序（有可能會借助于ramdisk加載驅動）
以只讀方式掛載根文件系統
運行用戶空間的第一個應用程序：/sbin/init
ramdisk:
*Linux內核的特性之一：使用緩存和緩存來加速對磁盤上的文件訪問
*輔助性文件，并非必須，這取決于內核是否能直接去的rootfs所在的設備
目標設備驅動，例如SCSI設備的驅動
邏輯設備驅動，例如LVM設備的驅動
文件系統，例如xfs文件系統
*ramdisk是一個簡裝版的根文件系統
用戶空間的啟動流程，/sbin/init(/etc/inittab)
設置默認運行級別–>運行系統初始化腳本，完成系統初始化–>關閉對應級別下需要停止的服務，啟動對應級別下需要開啟的服務–>設置登錄終端[–>啟動圖形終端]
init程序的類型:
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/
第五步、設置默認運行級別
運行級別：為了系統的運行或維護等目的而設定的機制
0-6：7個級別
0：關機，shutdown
1：單用戶模式（single user），root用戶無需認證，維護模式
2：多用戶模式（multi user），會啟動網絡功能，但不會啟動NFS，維護模式
3：多用戶模式（multti user），完全功能模式，文本界面
4：預留級別，目前無特別使用目的，但習慣以同3級別功能使用
5：多用戶模式（multti user），完全功能模式，圖形界面
6：重啟，reboot
默認級別：3,5
級別切換：init #
級別查看：who -r ，runlevel
第六步、系統初始化
內核加載完畢，會運行init程序，init進程起來后，系統啟動的控制權移交給init進程
/sbin/init進程是所有進程的父進程，當init起來之后，它首先會讀取配置文件/etc/inittab，進行以下工作：
1.執行系統初始化腳本(/etc/rc.d/rc.sysinit)，對系統進行基本的配置，以讀寫方式掛載根文件系統及其它文件系統，到此系統基本算運行起來了，后面需要進行運行級別的確定及相應服務的啟動；
2.確定啟動后進入的運行級別；
3.執行/etc/rc.d/rc，該文件定義了服務啟動的順序是先K后S，而具體的每個運行級別的服務狀態是放在/etc/rc.d/rcn.d（n=0~6）目錄下，所有的文件均鏈接至/etc/init.d下的相應文件。
4.有關key sequence的設置
5.有關UPS的腳本定義
6.啟動虛擬終端/sbin/mingetty
7.在運行級別5上運行X
配置文件：/etc/inittab
每行定義一直action以及與之對應的process id：runlevels：action：process id：一個任務的標識符 runlevels：在哪些級別啟動此任務；#，###，也可以為空，表示所有級別 action：在什么條件下啟動此任務 process：任務 action： wait：等待切換至此任務所在的級別時執行一次 respawn：一旦此任務終止，就自動重新啟動之 initdefault：設定默認運行級別，此時，process省略 sysinit：設定系統初始化方式，此處一般為指定/etc/re.d/rc.sysinit腳本 例如： id:3initdefault: si::sysinit:/etc/re.d/rc.sysinit （設定系統初始化方式） l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 （等到運行級別為1時啟動或關閉/etc/rc.d/rc3.d/目錄下的服務腳本所控制服務） ... l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
系統初始化腳本：/etc/rc.d/rc.sysinit
功能：
?。?）設置主機名
?。?）設置歡迎信息
?。?）激活udev和selinux
?。?）掛載/etc/fstab文件中定義的所有文件系統
?。?）檢測根文件系統，并以大寫方式重新掛載根文件系統
?。?）設置系統時鐘
（8）激活lvm及軟raid設備
?。?）激活swap設備
?。?0）掛載額外設備的驅動程序
?。?1）清理操作
第七步、關閉對應級別下需要停止的服務，啟動對應級別下需要開啟的服務
在CentOS 5和6中，系統服務都被設計為一個單獨的服務腳本，可以通過運行這些腳本來管理系統服務。在/etc/rc.d/目錄下面有7個rc#.d格式的子目錄（#為0-6的整數，對應著七個系統運行級別）
rc腳本：接受一個運行級別數字為參數
腳本框架：
for srv in /etc/re.c/rc#.d/K*,do
$srv stop
done
for srv in /etc/re.c/rc#.d/K*,do
$srv start
done
K*：要停止的服務；K##*，優先級，數字越小，越是優先關閉，依賴的服務先關閉，然后關閉被依賴的
S*要啟動的服務；S##*，優先級，數字越小越是優先啟動，被依賴的服務先啟動，而依賴的服務后啟動
/etc/init.d/*(/etc/rc.d/init.d/*)腳本執行方式：
# /etc/init.d/SRV_SCRIPT {start|stop|restart|status}
# service SRV_SCRIPT {start|stop|restart|status}
chkconfig命令：管控/etc/init.d/每個服務腳本在各級別下的啟動或關閉狀態
查看：chkconfig –list [name]
添加：chkconfig –add name
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，默認為2345
注：正常級別下，最后啟動的一個服務S99local沒有鏈接至/etc/init.d下的某腳本，而是鏈接至/etc/rc.d/rc.local(/etc/rc.local)腳本，因此，不變或不需寫為服務腳本的程序期望能開機自動運行時，直接放置于此腳本文件中即可。
第八步：啟動終端
讀取/etc/init/start-ttys.conf這個配置文件，完成啟動終端的流程。其中會判定，如果運行級別為5的話，在啟動tty1-6之后會再啟動圖像終端。
總結：系統啟動流程
POST –> BootSequence（BIOS）–> BootLoader（MBR）–> kernel（ramdisk）–> rootfs（readonly）–> /sbin/init(/etc/inittab) –> 設置默認運行級別 –> 運行系統初始化腳本，完成系統初始化 –> 關閉對應級別下需要停止的服務，啟動對應級別下需要開啟的服務 –> 設置登錄終端[–>啟動圖形終端]
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