linux系统启动、grub、内核

centos5和6的启动流程：

         linux：kernel+rootfs

         kernel：进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能

         rootfs：

glibc

         库：函数集合，function，调用接口

                  过程调用：procedure

                   函数调用：function

         程序：

         内核设计流派：

                   单内核设计：linux

                            把所有功能集成于同一个程序

                   微内核设计：windows，solaris

                            每种功能使用一个单独子系统实现

         linux内核特点：

                   支持模块化：.ko

                   支持模块的动态装载和卸载

                   组成部分：

                            核心文件：/boot/vmlinuz-version-release

                                     ramdisk：

                                              centos5：/boot/initrd-verison-release.img

                                               centos6：/boot/initramfs-version-release.img

                            模块文件：/lib/modules/version-release

centos系统启动流程：

         POST：加电自检：

                   ROM：CMOS

                            BIOS：Basic Inputand output system

                            Rom+Ram

         BOOTsequence：

                   按次序查找各引导设备，第一个有引导程序的设备即为本次启动用到的设备

                   bootloader：引导加载器，程序

                            windows：ntloader

                            linux：

                                     lilo：linux loader

                                     grub：granduniform bootloader

                                               grub0.x：grub legacy

                                               grub1.x：grub2

                            功能：提供一个菜单，允许用户选择要启动系统的不同内核版本，把用户选定的内核装载到内存中的特定空间中、展开、并把系统控制权移交给内核。

                   MBR：

                            446：bootloader

                            64：fat

                            2：55AA

                   GRUB：

                            bootloader：1st stage

                            disk：2nd stage

                   kernel：

                            自身初始化：

                                     探测可识别到的所有硬件设备

                                     加载硬件驱动程序（有可能会借助ramdisk加载驱动）

                                     以只读方式挂载跟文件系统

                                     运行用户空间的第一个应用程序：/sbin/init

                                     init程序的类型：

                                     syssv：init，centos 5

                                               配置文件：/etc/inittab

                                     upstart：init centos6

                                               配置文件：/etc/inittab,  /etc/init/*.conf

                                     systemd：systemd，centos7

                                               配置文件：/usr/lib/system/system,/etc/system/system

                            ramdisk：

                                     内核中的特性之一：使用缓冲和缓存来回事对磁盘上的文件访问

                                              ramdisk-->ramfs

                                               centos5：initrd，工具程序：mkinitrd

                                               centos6：initramfs 工具程序：mkinitrd，dracut

         系统初始化：

                   POST-->bootsquence(bios)-->bootloader(MBR)-->kernel(ramdisk)-->rootfs（只读）-->init或systemd

 

 

 

/sbin/init

         centos5：

                   运行级别：

                            为了系统的正常运行或维护等应用目的而设定

                            0-6:7个级别

                                     0：关机

                                     1：单用户模式（root，无需登录），single，维护模式

                                     2：多用户模式，回启动网络功能，但不会启动NFS，维护模式

                                     3：多用户模式：正常模式，文本界面

                                     4：预留级别：可同3级别

                                     5：多用户模式，正常模式，图形界面

                                     6：重启

                            默认级别：

                                     3,5

                            切换级别：

                                     init#

                            查看级别：

                                     runlevel

                                     who–r

         配置文件：/etc/inittab

                   每一行定义一种action异机与之对应的process

                            id：runlevel：action：process

                                     action：

                                               wait：切换至此级别运行一次

                                               resawn：此process终止，就重新启动

                                               initdefault：设定默认运行级别，process省略

                                               sysinit：设定系统初始化方式，此处一般指定/etc/rc.d/rc.sysinit

                            id：3 ：initdefault：

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

                            l0:0：wait：/etc/rc.d/rc0

                            l1:1：wait：/etc/rc.d/rc1

                            …

                            l6:6：wait：/etc/rc.d/rc6

                            说明：rc 0-->意味着读取/etc/rc.d/rc0.d/

                                     K*:K##*##运行次序：数字越小，越先运行，数字越小的服务，通常为依赖到别的服务

                                     S*:S##*：##运行次序，数字越小，越先运行，数字越小的服务，通常为被依赖到的服务

                                     forsrv in /etc/rc.d/rc0.d/K*; do

                                               $srvstop

                                     done

                                     forsrv in /etc/rc.d/rc0.d/S*; do

                                               $srvstart

                                     done

                            chkconfig命令：

                                     查看服务在所有几倍的启动或关闭设定情形

                                     chkconfig[--list] [--type type] [name]

                                     添加：

                                               sysv的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d(/etc/init.d)

                                               chkconfig–add name

                                     删除：

                                               chkconfig–del name

                                     修改指定的链接类型：

                                            chkconfig[--level levels] name

                                            --level LLLL：指定要设置的级别，省略时表示2345

                        注意：正产级别下，最后启动一个服务s99local没有链接至/etx/rc.d/init.d一个服务脚本，而是指向                                                   了/etc/rc.d/rc.local脚本，因此，不便或不需写为服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d/目录，且又想开机时                                     自动运行的命令，可直接放置于/etc/rc.d/rc.local文件中

                                   tty1:2345:respawn:/usr/sbin/mingettytty1

                                   tty2:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty2

                                    …

 

                                   tty6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6

                            mingetty会调用login程序

             /etc/rc.d/rc.sysinit：系统初始化脚本

            （1）      设置主机名

            （2）      设置欢迎信息

            （3）      激活udev和selinux

            （4）      挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统

            （5）      检测跟文件系统，并以读写方式重新挂载跟文件系统

            （6）      设置系统时钟

            （7）      激活swap设备

            （8）      根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数

            （9）      激活lvm及software raid设备

            （10）  加载额外设备的驱动程序

            （11）  清理操作

        总结：

            /sbin/init-->(/etc/inittab)-->设置默认运行级别-->运行系统初始化脚本、完成系统初始化-->关闭对应下需要关闭的               服务，启动需要启动的服务-->设置终端登录

        centos 6：

         init程序为：upstart，其配置文件：

                   /etc/inittab，/etc/init/*.conf

                   注意：/etc/init/*.conf文件语法 遵循 upstart配置文件语法格式

GRUB（bootloader）：

         grub：grandunified bootloader

                   grub0.x：grub legacy

                   grub1.x：grub2

         grublegacy：

                   stage1:mbr

                    stage1_5:mbr之后的扇区，让stage1中的bootloader能识别stages所在的分区上的文件系统

                   stage2：磁盘分区(/boot/brub/)

                   配置文件：/boot/grub/brub.conf<--/et/grub.conf

                   stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区

                            功用：

                            （1）      提供菜单、并提供交互式接口

                                    e：编辑模式，用户编辑菜单

                                    c：命令模式，交互式接口

                            （2）      加载用户选择的内核或操作系统

                                    允许传递参数给内核

                                    可隐藏此菜单

                            （3）      为菜单提供保护机制

                                    为编辑菜单进行认证

                                    为启用内核或操作系统进行认证

                    如何识别设备：

                         (hd#,#)第几块磁盘的第几块分区

                           hd#：磁盘编号，用数字表示，从0开始编号

                           #：分区编号，用数字表示，从0开始编号

                           (hd0,0)

    grub的命令行接口

         help：获取帮助列表

         helpkeyword：详细帮助信息

         find(hd#,#)/path/to/somefile：

         root(hd#,#)：把哪个磁盘设为根目录

         kernel/path/to/kernel_file：设定本次启动时用到的内核文件

                   例如：init=/apth/to/init，selinux=0

         initrd/path/to/initramds_file：设定为选定的内核提供额外文件的ramdisk

         boot：引导启动选定的内核

         手动在grub命令行接口启动系统：

                   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

         配置项：

                   default=#：设定默认启动的菜单项，落单项（title）编号从0开始

                   timeout=#：设定菜单项等待选项选择的时长

                   splashimage=(hd#,#)/path/to/xpm_pic_file：指明菜单北京图片文件路径

                   hiddenmenu：隐藏菜单项

                   password[--md5] string：菜单编辑认证

                   titletitle：定义菜单项”标题”，可出现多次

                            root(hd#,#)：grub查找stage2及kernel文件所在的设备分区，为grub的“跟”

                            kernel/path/to/vmlinuz_file [parameters]：启动的内核

                            initrd/path/to/initrmfs_file：内核匹配的ramfs文件

         grub-md5-crypt命令：

            进入单用户模式：

            （1）      编辑grub菜单（选定要编辑的title，而后使用e命令）

            （2）      在选定的kernel后附加

                    1,s,S或single都可以

            （3）      在kernel所在行，键入“b”命令

        安装grub：

        （1）      grub-install

            grub-install --root-directory=ROOT /dev/disk

        （2）      grub

            grub>root (hd#,#)

            grub>setup (hd#)

linux kernel：

         但内核体系设计、但充分借鉴了微内核设计体系的优点，为内核引入模块化机制

                   内核组成部分：

                            kernel：内核核心，一般为bzImage，通常放置在/boot目录下，名称为vmlinuz

                            kernelobject：内核对象，一般放置在/lib/modules/version=release/

                                     [ ]:N

                                     [M]:M

                                     [*]:Y

                            辅助文件：ramdisk

                                     initrd

                                     initramfs

                   运行中的内核：

                            uname命令：

                                     uname- print system information

                                     uname[OPTION]...

                                     -n：显示节点名称

                                     -r：显示verison-release

                            模块：

                                lsmod命令：

                                     显示由核心已经装载的内核模块

                                     显示的内容来自于：/proc/modules文件

                                              lsmod - Show the status of modules inthe Linux Kernel

                                      modinfo：

                                               显示模块的详细描述信息

                                              modinfo  [-k kernel] [modulename|filename...]

                                               -n：只显示模块文件路径

                                               -p：显示模块参数

                                               -a：author

                                               -d：description

                                               -l：license

                                     modprobe命令：

                                               装载或卸载内核模块

                                               modprobe[-C config-file] [modulename] [module parameters...]

                                                        配置文件：/etc/modprobe.conf,/etc/podprobe.d/*.conf

                                               modprobe[-r] [modulename...]

                                     dpmod命令：

                                               内核模块依赖关系及系统信息映射文件的生成工具

                                     装载或卸载内核模块

                                               insmod命令：

                                                        insmod[filename] [module options...]

                                               rmmod命令：

                                                        rmmod[-f] [-s] [-v] [modulename]

                   /proc目录：

                             内核把自己的内部状态信息及统计信息，异机可配置参数通过proc伪文件系统加以输出

                   参数：

                            只读：输出信息

                            可写：可接受用户指定“新值”来实现对内核某功能或特性的配置

                                     /proc/sys

                            （1）sysctl命令用户查看或省此目录中诸多参数

                                     sysctl–w path.to.parameter=value

                            （2）echo命令通过重定向的方式也可以修改大多数参数的值

                                     echo“value” >path/to/parameter

                                     ~]#echo www.magedu.com >/proc/sys/kernel/hostname

         sysctl命令：

                   配置文件：/etc/sysctl.conf

                            （1）sysctl –wparameter=value

                            （2）通过读取配置文件设置参数

                                     sysctl–p [/path/to/conf_file]

                           

         内核中的路由转发功能：

                   /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

                   常用的几个参数：

                            net.ipv4.ip_forward

                            vm.drop_caches

                            kernel.hostname

    /sys目录：

                sysfs：输出内核识别出的各硬件设备的相关属性信息，也有内核对硬件特性的设定信息，有些参数是可以修改单，用                  于调整硬件工作特性

                    udev通过此路径下输出的信息动态为各设备创建所需设备文件：dev时运行用户空间程序：专用工具：                                     udevadmin，hotplug

                    udev为设备创建设备文件时，会读取其事先定义好的规则文件，一般在/etc/udev/rules.d及/usr/lib/rules.d目录                        下

        ramdisk文件的制作：

        （1）      mkinitrd命令

                为当前正在使用的内核重新制作rmdisk文件

                    ~]# mkinitrd/boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

            （2）      dracut命令

                    为当前正在使用的内核重新制作rmdisk文件

                        ~]# dracut  /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

        编译内核：

         前提：

        （1）      贮备好开发环境

        （2）      获取目标主机上硬件设备的相关信息

        （3）      获取到目标主机系统功能的相关信息，例如要启用的文件系统

        （4）      获取内核源代码包

准备好开发环境：

         包组（centos 6）：

                   server patform development

                   development tools

         目标主机硬件设备相关信息：

                   cpu：

                            cat /proc/cpuinfo

                            lscpu

                            x86info–a

                   PCI设备：

                            lspci

                                     -v

                                     -vv

                            lsusb

                                     -v

                                     -vv

                            lsblk

                   了解全部硬件设备信息

                            ~]#hal-device

         简单依据模板文件的制作过程：

                   ~]#tar xf linux-3.10.67.tar.xz –C /usr/src

                   ~]#cd /usr/src

                   ~]#l –sv ;inux-3.10.67 linux

                   ~]#cd linux

                   ~]#cp /boot/config-$(uname -r)  ./config

                   ~]#make menuconfig

                   ~]#screen

                   ~]#make –j #

                   ~]#make modiles_install

                   ~]#make install

                   重启系统，并测试使用新内核

                    ~]# init 6