CentOS 6的系統啟動流程


一、POST加電自檢

    按下電源后ROM芯片中的CMOS程序執行並檢測CPU、內存等設備是否存在並正常運行,CMOS中的程序叫BIOS,可以設置硬盤接口,網卡聲卡開關之類的簡單設置。一般PC機主板上有一個紐扣電池,這個電池就是給ROM供電的,可以保證主板斷電后BIOS的一些基本設置不會重置。

    下面是一個比較新的主板的BIOS,在老主板上一般只有英文不會有中文界面,老式主板只支持鍵盤操作不支持鼠標,現在很多新主板已經可以支持鼠標操作了。

二、引導加載次序Boot Sequence

    在系統啟動前計算機是不知道你系統在哪里的,需要按照設備啟動順序一次查找引導加載器器bootloader,這個查找次序可以自己在BIOS中設定,一般在boot選項中設置,【注意】不同廠商不同版本的主板設置方法是不同的,請以廠商的官方說明為准。

三、引導加載器bootloader

    前面說了系計算機是不知道系統在哪里的,所以需要程序進行引導,這個引導的程序就叫bootloader,不同操作系統的bootloader是不同的,windows使用的bootloader程序是ntloader,只能對windows進行引導不能對其他系統進行引導,而Linux的bootloader叫GRUB,可以對其他操作系統進行引導(包括windows),正是因為這樣,所以在裝既有Windows又有Linux的雙系統的時候,需要先裝Windows,再裝Linux

功能:提供一個菜單,允許用戶選擇要啟動系統或不同的內核版本;把用戶選定的內核裝載到內存中的特定空間中,解壓、展開,並把系統控制權移交給內核。

 bootloader的引導程序GRUB放在MBR中。

四、引導加載器程序GRUB

    1、grub legacy

    前面提到GRUB是bootloader階段的一個程序,這是Centos中最常用的引導程序,CentOS 6安裝的是grub legacy

    下面是CentOS 6的grub legacy

 

按e:進入編輯模式,用於編輯菜單;

 然后按c: 進入命令模式,交互式接口;

常用的命令有

#help: 獲取幫助列表
#help KEYWORD: 詳細幫助信息
#find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE:
#root (hd#,#)設定grub的根設備
#kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE: 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ramdisk;
#boot: 引導啟動選定的內核;

CentOS 6中grub的配置文件保存在/boot/grub/grub.conf中

vim grub.conf
 
# grub.conf generated by anaconda
#
# Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file
# NOTICE:  You have a /boot partition.  This means that
#          all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg.
#          root (hd0,0)
#          kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/mapper/VolGroup-lv_root
#          initrd /initrd-[generic-]version.img
#boot=/dev/sda
default=0
timeout=5
splashimage=(hd0,0) /grub/splash .xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS (2.6.32-431.el6.x86_64)
         root (hd0,0)
         kernel  /vmlinuz-2 .6.32-431.el6.x86_64 ro root= /dev/mapper/VolGroup-lv_root  rd_NO_LUKS rd_NO_MD rd_LVM_LV=VolGroup /lv_swap  crashkernel=auto LANG=zh_CN.UTF-8 rd_LVM_LV=VolGroup /lv_root   KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
         initrd  /initramfs-2 .6.32-431.el6.x86_64.img

  其中常用的配置

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/XPM_PIC_FILE: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;
root (hd #,#):grub查找stage2及kernel文件所在設備分區;為grub的“根”; 
kernel  /PATH/TO/VMLINUZ_FILE  [PARAMETERS]:啟動的內核
initrd  /PATH/TO/INITRAMFS_FILE : 內核匹配的ramfs文件;
password --md5 STRING: 啟動選定的內核或操作系統時進行認證;

 

  2、GRUB2

 CentOS 7上安裝的是gurb2

[root@localhost ~] # rpm -q grub2
grub2-2.02-0.34.el7.centos.x86_64
下面是centos7的GRUB,如果什么都不選,在3秒后系統會進入默認設置的那一項系統。

按e進入GRUB編輯

按ctrl+c進入命令行模式

常用的命令行命令有下面這些:

1. help
     查看命令用法,顯示所有可用命令
     help search 
     search 命令用法
2.  ls
     列出當前的所有設備。如 (hd0) (hd0,1) (hd0,5) (hd1) (hd1,1) (hd1,2) .......
     ls  -l
     詳細列出當前的所有設備。對於分區,會顯示其label及uuid。
     ls  /
     列出當前設為root的分區下的文件
     ls  (hd1,1)/
     列出(hd1,1)分區下文件
3. search
     search -f  /ntldr
     列出根目錄里包含ntldr文件的分區,返回為分區號
     search -l LINUX
     搜索label是LINUX的分區。
     search -- set  -f  /ntldr
     搜索根目錄包含ntldr文件的分區並設為root,注意如果多外分區含有ntldr文件, set  失去作用
4. loopback
     loopback命令可用於建立回放設備,如
     loopback lo0 (hd1,1) /abc .iso
     可以使用lo0設備來訪問abc.iso里的內容,比如說,可以從abc.iso里的軟盤映像中啟動
     loopback lo0 (hd1,1) /aa .iso
     linux (lo0) /memdisk
     initrd (lo0) /abc .img
     要刪除某一回放設備,可以使用-d參數:
     loopback -d lo0
5.  set
     使用 set 可以設置變量的值
     set  root=
     set  timeout=
     需要調用變量的值時,使用${AA},如 set  root=(hd1,1)
     則${root}=(hd1,1)
6. pager
     分頁顯示。
     set  pager=1
     滿頁時暫停,按space繼續
     set  pager=0
     取消分頁
7. linux
     linux取代grub中的kernel

 CentOS 7的/boot/grub2/grub.conf官方建議是不要隨便修改的,一般都是在grub.d文件下生成新的啟動目錄,再重新生成

默認啟動的修改可通過/boot/grub2/grubenv文件修改

[root@localhost grub2] # vim grubenv 
 
# GRUB Environment Block
saved_entry=CentOS Linux (3.10.0-327.el7.x86_64) 7 (Core)
#########################################################
可以進入/etc/grub.d下查看
[root@localhost grub.d] # ls
00_header  01_users  20_linux_xen     30_os-prober  41_custom
00_tuned   10_linux  20_ppc_terminfo  40_custom     README
進入README可以查看grub.d中文件的說明
[root@localhost grub.d] # cat README 
 
All executable files  in  this directory are processed  in  shell expansion order.
 
   00_*: Reserved  for  00_header.
   10_*: Native boot entries.
   20_*: Third party apps (e.g. memtest86+).
 
The number namespace  in -between is configurable by system installer and /or
administrator.  For example, you can add an entry to boot another OS as
01_otheros, 11_otheros, etc, depending on the position you want it to occupy  in
the menu; and  then  adjust the default setting via  /etc/default/grub .
#00 _ *:為00 _header保留
#10 _ *:本機引導條目
#20 _ *:第三方應用程序(例如memtest86)

五、進入kernel

    在GRUB中選擇對應的kernel進入,然后kernel會對自身進行初始化

    探測可識別到的所有硬件設備。

    加載硬件驅動程序。

    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,在CentOS 6上是init,在CentOS 7上是Systemd

    內核組成部分:

        kernel: 內核核心,一般為bzImage,通常在/boot目錄下,名稱為vmlinuz-VERSION-RELEASE;

        kernel object: 內核對象,一般放置於/lib/modules/VERSION-RELEASE/

六、運行init

    CentOS 6上init所在的位置是在/sbin/init,init共分為7個級別

#0:關機
#1:單用戶模式(root, 無須登錄), single, 維護模式;
#2: 多用戶模式,會啟動網絡功能,但不會啟動NFS;維護模式;
#3:多用戶模式,正常模式;文本界面;
#4:預留級別;可同3級別;
#5:多用戶模式,正常模式;圖形界面;
#6:重啟
例如你要關機可直接輸入init 0進行關機操作
[root@localhost sbin]# init 0
如果要查看當前系統運行的init級別可使用runlevel或者who -r
[root@localhost sbin] # runlevel 
N 5
[root@localhost sbin] # who -r
          運行級別 5 2016-04-10 18:25
init的配置文件在/etc/inittab
[root@localhost sbin] # vim /etc/inittab 
 
# inittab is only used by upstart for the default runlevel.
#
# ADDING OTHER CONFIGURATION HERE WILL HAVE NO EFFECT ON YOUR SYSTEM.
#
# System initialization is started by /etc/init/rcS.conf
#
# Individual runlevels are started by /etc/init/rc.conf
#
# Ctrl-Alt-Delete is handled by /etc/init/control-alt-delete.conf
#
# Terminal gettys are handled by /etc/init/tty.conf and /etc/init/serial.conf,
# with configuration in /etc/sysconfig/init.
#
# For information on how to write upstart event handlers, or how
# upstart works, see init(5), init(8), and initctl(8).
#
# Default runlevel. The runlevels used 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 :5:initdefault:
#這里定義的默認運行級別為5

 配置文件中的格式是:id:runlevel:action:process

    此配置文件每行定義一個級別

id :指入口標識符,它是一個字符串,對於getty或mingetty等其他login程序項,要求 id tty 的編號相同,否則getty程序將不能正常工作。
runlevel:init的系統運行級別
action:是用來定義后面process的運行方式,常用的有下面幾種
         wait: 切換至此級別運行一次;
         respawn:此process終止,就重新啟動之;
         initdefault:設定默認運行級別;process省略;
         sysinit:設定系統初始化方式,此處一般為指定 /etc/rc .d /rc .sysinit
process:為具體的執行程序,

 例如設置為l0:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

    /etc/rc.d/rc是一個Shell腳本,它接受5作為參數,去執行/etc /rc.d/rc5.d/目錄下的所有的rc啟動腳本,/etc/rc.d/rc5.d/目錄中的這些啟動腳本實際上都是一些鏈接文件,而不是真正的rc 啟動腳本,真正的rc啟動腳本實際上都是放在/etc/rc.d/init.d/目錄下。而這些rc啟動腳本有着類似的用法,它們一般能接受start、stop、restart、status等參數。

    /etc/rc.d/rc5.d/中的rc啟動腳本通常是K或S開頭的鏈接文件。

#K開頭的文件:運行次序是數字越小,越先運行;數字越小的服務,通常為依賴到別的服務;關閉服務。
#S開頭的文件:運行次序是數字越小,越先運行;數字越小的服務,通常為被依賴到的服務;啟動服務。
[root@localhost rc5.d] # pwd
/etc/rc .d /rc5 .d

七、運行系統初始化腳本

    系統初始化腳本對應的文件是/etc/rc.d/rc.sysinit

    大概就是這個樣子,因為太長,省略了很多

八、啟動系統服務

    centos6下的系統服務腳本都放在/etc/rc.d/init.d或者/etc/init.d中,可以看到兩個文件中的內容是一樣的,因為/etc/init.d鏈接到了/etc/rc.d/init.d中

通過chkconfig命令可以查看什么系統級別下開啟了哪些服務,以及添加服務到系統中並在指定級別下啟動

    查看chkconfig --list

添加chkconfig --add 服務名,在添加的時候需要將對應的服務放入/etc/init.d中,並在服務腳本中加入chkconfig: LLLL nn nn

    寫到LLLL的init級別就是S的,沒寫得就是K的,第一個nn代表S的數字,第二個nn代表K的數字

[root@localhost init.d]# chkconfig --add httpd

刪除chkconfig --del 服務名

[root@localhost init.d]# chkconfig --del httpd

【注意】:正常級別下,最后啟動一個服務S99local沒有鏈接至/etc/rc.d/init.d一個服務腳本,而是指向了/etc/rc.d/rc.local腳本;因此,不便或不需寫為服務腳本放置於/etc/rc.d/init.d/目錄,且又想開機時自動運行的命令,可直接放置於/etc/rc.d/rc.local文件中。

九、打印登錄提示符

    系統在啟動完服務后會打印登錄提示符,然后輸入賬號密碼,進入對應的命令行界面或圖形界面。

十、總結

    系統的啟動流程總的來說分成以下幾個步驟:

    1、加電自檢

    2、按照BIOS中設置的Boot Sequence查找有bootloader程序的設備

    3、加載MBR中的bootloader程序GRUB

    4、進入GRUB設置的默認kernel

    5、kernel初始化

    6、運行init程序

    7、運行系統初始化腳本

    8、啟動對應服務

    9、打印登錄提示符

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