Linux 启动流程笔记

我说的不一定是正确的，却是这样理解的

内核的基本功能

进程管理
内存管理
文件系统
网络管理
安全管理
驱动程序
……

计算机的启动流程

POST --> BIOS --> MBR --> kernel --> initrd --> (ROOTFS)/sbin/init

详解启动过程

硬件自检（POST）
计算机通电后自检硬件是否满足运行的基本条件（有没有短路或者设备故障等错误），这叫做“硬件自检（Power-On Self-Test），缩写为POST”，如硬件出现问题会发出滴滴声，如果没有问题将显示主板或硬件厂商信息
BIOS 引导
自检完成后POST将控制权交由BIOS，BIOS读取固化在主板上ROM芯片上的程序，它可以从CMOS中读写系统的设置和用户自定义的启动信息启动有一项就是启动顺序（Boot Sequence）
MBR（bootloader）
BIOS根据启动次序加载第一个启动项（如果第一个启动项启动失败不会自动启动第二个），接着加载一个硬盘的MBR上的bootloader，每个硬盘的前514个字节是MBR信息（第一个扇区），前446个字节是主引导记录，后64个字节是分区表信息
kernel & initrd（加载内核）
MBR 根据主引导记录引导分区后加载内核，内核在加载的时候可能需要加载当前硬盘的驱动，不过驱动却在文件系统中存放，如果要加载文件系统又要先挂载驱动（有点绕），就是在转圈圈。这个时候就需要initrd了，他是一个运行在内存中的文件系统（这种不要驱动吧），系统在安装完成后必定知道当前文件系统类型，之后生成initrd，内核启动，硬件探测完毕，内核参数隐射文件完成，加载驱动，切换到真正的文件系统
执行init 程序
内核初始化完毕，执行系统服务，用户自定义脚本，配置环境变量，自此操作系统启动完毕

Linux 内核

内核的设计风格

单内核：将众多模块服务作用于内核中，内核大（自行搜索特性）
linux属于单内核，不过他却又有微内核的特性，他将需要编译的模块功能编译进内核，将非必须要的模块启动后动态加载进内核

内核模块位置：/lib/modules/"内核版本号命名的目录"

linux 单内核（多线程支持较差）
- 核心 + ko(kernel object)内核模块
微内核：各种服务动态加载插入，内核小
- windows是微内核
- solaris 微内核

内核的组成

核心：/boot/vmlinuz-version
内核模块（ko;kernel object）:/lib/modules/version

Kernel初始的过程

设备探测
驱动初始化（可能会用initrd（initramfs）文件中装载驱动模块）
以只读方式挂载根文件系统
装载第一个进程（PID:1）

init程序（/etc/inittab配置文件）

Redhat6：init程序只有一行，其他的文件以*.conf在/etc/init目录下存放

centos6.jpg

Redhat5：init配置都存放这一文件中，启动脚本

centos5.jpg

init文件及配置文件

/sbin/init：（/etc/inittab）只是一个程序，多个组织设计开发

upstart：有ubuntu开发，d-bus，event-driven
systemd：多道并行启动

upstart启动init程序配置文件格式

init5 配置文件格式.jpg

：冒号隔开的4个段
id：runlevels：action：process

id：标识符，只要不跟别的行一样就行
runlevels：在哪个级别运行
action：在什么情况下执行
- initdefault：设置默认运行级别
- sysinit：系统初始化
- wait：等待级别切换至此级别时执行
- powerfail：断电时执行
- powerokwait：来电时执行
- respawn：一旦程序终止重新启动
process: 要运行的程序

系统初始化脚本`/etc/rc.d/rc.sysinit`大概

激活udev和selinux
根据/etc/sysctl.conf文件，来设定内核参数
设定系统时钟
装载键盘映射
启动交换分区
设置主机名
根文件系统检测，并以读写方式重新挂载
激活RAID和LVM设备
启动磁盘配额
根据/etc/fstab，检查并挂载其文件系统
清理过期的锁和PID文件

运行级别（0-6）

启动服务不同

0：halt
关机
1：single user mode
直接以管理员身份切入，类似windows安全模式（单用户模式）
2：multi user mode
不加载 NFS，类似 windows不加载网络映射
3：multi user mode
text mode CLI，文本字符界面
4：reseved
保留级别
5：multi user mode
graphic mode X windows图形
6：reboot
重启

查看运行级别

runlevel
who -r

查看内核release号

uname -r

引导程序

bootloader(MBR) 引导程序：

LILO：LInux LOader （自行百度）
GRUB：GRand Unified Bootloader
- Stage1: MBR
  将第一部分安装日MBR中主要为了引导第二阶段
- Stage1_5: 识别文件系统
  主要识别操作系统安装完成后文件系统类型
- Stage2: /boot/grub/
  执行init程序伪根初始化，内核参数映射，我上面说到的initrd程序

脚本

Linux 服务类脚本

linux服务类脚本都遵循SysV风格，服务脚本位于/etc/rc.d/init.d 目录中脚本支持参数start|stop|restart|status 一定支持参数

服务类脚本特性
每个脚本文本开头部分都有

服务脚本特性.jpg

chkconfig： runlevels SS KK
当chkconfig命令来为此脚本在rcN.d目录创建链接时，runlevels表示默认创建S开头的链接，除此之外的级别默认创建为K开头的链接S后面的启动优先级SS所表示的数字；K后面的关闭有限次序为KK所表示的数字
description：用户说明此脚本的简单功能 \ 表示续行

chkconfig 命令
--list: 查看所有独立守护服务启动设定；独立守护进程
--add SERVICE_NAME: 以SysV风格创建链接文件
--del SERVICE_NAME: 删除链接
[--level RUNLEVELS] SERVICE_NAME {on|off} : 设置级别（如果省略级别指定，默认为2345级别）

Linux 启动最后执行脚本

/etc/rc.d/rc.local: 系统最后启动的一个服务，准确说，应该执行的一个脚本

inittab定义功能概述

设定默认运行级别
运行系统初始化脚本
运行指定运行级别对应的目录下的脚本
设定ctrl+alt+del组合键的操作
定义ups电源在电源故障/恢复时执行的操作
启动虚拟终端(2345级别)
启动图形终端(5级别)

内核参数映射

用户控件访问，监控内核的方式

查看/proc，/sys

/proc/sys：此目录中的文件很多是可以读写的，/proc下其他文件为只读的
/sys/：某些文件是可写的

设定内核参数的方法

echo VALUE > /proc/sys/TO/SOMEFILE
sysctl -w PROPERTY.PROPERTY=VALUE ==>/proc/sys目录下文件
-p：通知内核重读配置文件
-a：显示所有内核参数及其值

内核、模块

内核模块一般放于/lib/modules/LINUX_VERSION/ 目录下

这种办法能立即有效，但无法永久有效
永久有效,但不能永久有效： /etc/sysctl.conf 配置使之永久有效

内核模块管理

lsmod：装载模块

modprobe MOD_NAME：装载模块
modprobe -r MOD_NAME：卸载模块

modinfo MOD_NAME：查看模块具体信息

insmod /PATH/TO/MODULES_NAME：装载模块
rmmod MOD_NAME：卸载模块

depmod /PATH/TO/MODULES_DIR: 自动显示一栏

内核中的功能除了核心功能以外，在编译时，大多功能都有三种选择
1. 不适用此功能（不编译进内核或动态模块）
2. 编译成内核模块
3. 编辑进内核

手动编译内核

make gconfig：Gnome桌面环境使用，需要安装图形开发库
make kconfig：KDE桌面环境使用，需要安装图形开发库
make menuconfig: 文本打开
- make
- make modules_install: 先编译模块
- make install：再编译内核

screen命令：直接打开一个新：
-ls：显示已经建立的屏幕
-r ID：还原回某屏幕
ctrl+a松开后按d: 拆除屏幕
exit：退出

二次编译时清理，清理前，如果有需要，请备份配置文件.config

make clean
make mrproper：连带清理配置文件
mkinitrd initrd文件路径内核版本号
mkinitrd /boot/initrd-uname -r.img uname -r

chroot: chroot /path/to/temproot 切换根
ldd /path/to/binary_file：显示一个二进制文件依赖的共享库