2018-04-20 启动流程和内核管理1

1、内核

• Linux内核特点：
  支持模块化：.ko（内核对象）
  如：文件系统，硬件驱动，网络协议等
  支持内核模块的动态装载和卸载
• 组成部分
  核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release

[root@redhat7 boot]#file vmlinuz-3.10.0-693.el7.x86_64 ---可以看到
这个文件是个bz的压缩文件，要把它引导到内存中需要解压缩。
vmlinuz-3.10.0-693.el7.x86_64: Linux kernel x86 boot executable bzImage, version 3.10.0-693.el7.x86_64 ([email protected], RO-rootFS, swap_dev 0x5, Normal VGA

ramdisk：辅助的伪根系统
CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS 6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img
模块文件：/lib/modules/VERSION-release

2 centos6启动流程

1. 加载BIOS的硬件信息，获取第一个启动设备
2. 读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息
3. 加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并尝试驱动所有的硬件设备
4. 核心执行init程序，并获取默认的运行信息
5. init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件
6. 启动核心的外挂模块
7. init执行运行的各个批处理文件(scripts)
8. init执行/etc/rc.d/rc.local
9. 执行/bin/login程序，等待用户登录
10. 登录之后开始以Shell控制主机

3、启动的详细过程

• POST
  加电自检，是BIOS功能的一个主要部分。BIOS也是一个小的系统，在主板上，是一个芯片，负责完成对CPU、主板、内存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘、CD-ROM光驱等硬件情况的检测等。
• BootSequence
  BIOS按次序查找引导设备，第一个有引导程序的设备为本次启动设备。
• bootloader: 引导加载器，引导程序，linux中的引导加载器是GRUB，centos6中是grub，centos7中是grub2。
  GRUB的引导加载分为三个阶段：primary boot loader （MBR中的前446个字节，不在分区上，在磁盘的0磁道0扇区）: 1st stage，1.5 stage（帮助gurb去识别硬盘分区上的文件系统，在512个字节之后的扇区上可以找到，不在分区上），secondary bootloader ：2nd stage，硬盘分区上的文件。
  bootloader的功用：允许用户选择要启动系统或不同的内核版本；把用户选定的内核装载到内存中的特定空间中，解压、展开，并把系统控制权移交给内核，此时BIOS将退出历史舞台，使命已经完成，BIOS程序就终止，内核就控制了系统。
• 加载内核kernel
  ①自身初始化：一部分是grub去解压，也有一部分是内核自解压。
  ②探测可识别到的所有硬件设备
  ③加载硬件驱动程序，一部分借助于内核的核心文件去加载，也有一部分借助于ramdisk加载驱动，也就是/boot/initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img这个文件，这个文件是个本地回环文件，内核加载时把它也加载到内存中，把文件当成一个磁盘来使用，称为辅助的伪根文件系统ramdisk，启动时先在内存中挂载这个文件系统，这个文件系统中有很多驱动模块，其中就包括加载根文件系统的驱动模块，这个文件很重要，如果删除或者损坏，根文件系统就无法加载，因为只有加载了根的文件系统后才能切根、挂载根，进而才能访问根下的数据，去加载根下的程序，比如第一个程序init程序。
  ④以只读方式挂载根文件系统，为了防止内核文件中有bug，挂载后把根删除了，所以先以只读方式挂载。
  ⑤运行用户空间的第一个应用程序：/sbin/init
  加载内核完毕后内核的使命就完毕了，系统就交给了init，用它去加载用户空间的程序。

总结：系统初始化：
POST --> BootSequence(BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) --> init（systemd）

4、ramdisk文件的制作

(1) mkinitrd命令 --centos5使用
为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件
mkinitrd /boot/initramfs-$(uname-r).img$(uname-r) ---$()可以用代替
(2) dracut命令 ---centos6和7使用
为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件
dracut /boot/initramfs-$(uname-r).img $(uname-r)

[root@centos6 boot]#rm -f initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img ---删除文件
[root@centos6 boot]#ls  ---文件已经删除
config-2.6.32-696.el6.x86_64           lost+found
efi                                    symvers-2.6.32-696.el6.x86_64.gz
grub                                   System.map-2.6.32-696.el6.x86_64
initrd-2.6.32-696.el6.x86_64kdump.img  vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64
[root@centos6 boot]# dracut /boot/initramfs-`uname -r`.img `uname -r`   ---制作这个文件
[root@centos6 boot]#ls
config-2.6.32-696.el6.x86_64         initrd-2.6.32-696.el6.x86_64kdump.img
dracut                               lost+found
efi                                  symvers-2.6.32-696.el6.x86_64.gz
grub                                 System.map-2.6.32-696.el6.x86_64
initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img       ---已经生成
vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64
[root@centos6 boot]#cat /boot/grub/grub.conf  ---查看grub.conf下的文件
# 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/sda2
#          initrd /initrd-[generic-]version.img
#boot=/dev/sda
default=0
timeout=5
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS 6 (2.6.32-696.el6.x86_64)
    root (hd0,0)
    kernel /vmlinuz-2.6.32-696.el6.x86_64 ro root=UUID=6350f737-89cd-4f10-b687-13672099dae5 rd_NO_LUKS rd_NO_LVM LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
    initrd /initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img    ---这个名字和/boot下的文件是一个名字，所以生成的时候要跟这个文件中的名字要一样
title windows 2017 
    rootnoverify (hd0,2)
    chainloader +1