centos 系统启动流程

一、Centos 系统启动流程简介

1、POST(Power on Self Test)加电自检

2、Boot Sequence（MBR，bootloader）

3、Kernel(ramdisk)

4、rootfs(switch root)

5、init程序（用户空间启动流程）

6、设定默认运行级别

7、系统初始化脚本：/etc/rc.d/rc.sysinit(/etc/inittab,/etc/init/*.conf)

8、关闭或启动对应级别下的服务

9、启动终端（图形终端）

 

二、Centos 系统启动详解

1.POST:BIOS(Basic input output system)固化在主板ROM芯片（CMOS为其中的一种）上的程序，它记录着硬件的相关信息。系统根据BIOS的数据，进行加电自检，初始化硬件检测。

 

2.Boot Sequence:按次序查找引导设备，第一个有引导程序的设备即为本次启动要用到的设备；当启动流程读到硬盘时，第一个要读取的就是该硬盘的主引导记录（master boot record，MBR），然后读取MBR中的bootloader，开始执行内核识别工作。

Bootloader的主要功能：允许用户选择各种内核，把选择的内核装载到RAM的特定空间，然后解压、展开，把系统控制权交给内核。

Bootloader的安装位置在MBR: Master boot record

    Bootloader的类型: 

        Windows ：ntloader

        Linux：

             LILO：LIinux LOader    手机常用

             GRUB:GRand Uniform Bootloader

                  GRUB 0.X:Grub Legacy

                  GRUB 1.X:Grub2

 

3.Kernel：启动内核

自身初始化：

    (1)探测可识别到的所有硬件设备；

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

        (3)以只读方式挂载根文件系统；避免内核中有bug；

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

   

Ramdisk： 把内存当磁盘用

   Linux内核的特性之一：使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件访问；

            Ramdisk--> ramfs

         Centos 5：initrd

             工具程序：mkinitrd

         Centos 6，7：initramfs

             工具程序：dract， mkinitrd

    Ramdisk工作机制:基于内存的磁盘设备，把临时根文件系统装载这里。

    启动内核后，装载根文件系统，然后读取根上的init()，然后init()管理进程。

要装载根，得装载磁盘上的驱动程序，驱动程序在模块文件上，而模块又在根文件系统；

如果系统为个人所用，则硬件接口可知，可把驱动程序编译进内核；

如果系统为发行商发行，则硬件接口不可知，驱动程序得自带；

假如驱动程序没有编译进内核，则驱动程序自带：

内核启动后，加载中间临时根文件系统（独立完整根文件系统），扫描当前硬件的设备型号，临时生成的驱动程序，只适用当前主机。

当真正的根文件系统挂载后，临时根文件系统退出。

 

是否必须？如果明确知道硬件的设备驱动程序，则可不用。

取决于系统的来源

Centos 5:/boot/initrd-VERSION-release.img 把内存当磁盘用，有缓冲和缓存

Centos 6, 7:/boot/initramfs-VERSION-release.img  避免双缓存和双缓冲

 

4.rootfs：采用只读方式挂载根文件系统，为了避免内核有bug，导致根文件系统损坏。

 

5.init程序：一旦启动init程序后，后续任务都交给init程序完成，只有发生系统调用，需要执行特权级操作时，内核才会参与。

init程序的类型： 以centos 5为例，详解init程序

Centos 5：sysv init   

配置文件：/etc/inittab   主要是完成系统初始化

   Centos 5: 每行定义一种action以及与之对应的process

   Id：runlevels：action：process

   Id：一个任务的标识符；

   Runlevels：在哪些级别启动此任务；标识符：#，##，空代表所有级别；

   Action：在什么条件下启动此任务；

   Process：启动什么任务；

 

  Action：

  Wait：等待切换至此任务所在的级别时执行一次；

  Respawn：此任务终止时，就自动重新启动之；

  Initdefault：设定默认运行级别；此时，process省略；

  Sysinit：设定系统初始化方式，此处一般指定为/etc/rc.d/rc.sysinit脚本（centos5,6）

 

# Default runlevel. The runlevels used by RHS are:

例如：id:5:initdefault:

 

# System initialization.

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

 

# Trap CTRL-ALT-DELETE

ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

 

# When our UPS tells us power has failed, assume we have a few minutes

# of power left.  Schedule a shutdown for 2 minutes from now.

# This does, of course, assume you have powerd installed and your

# UPS connected and working correctly.  

pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Failure; System Shutting Down"

 

# If power was restored before the shutdown kicked in, cancel it.

pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c "Power Restored; Shutdown Cancelled"

 

# Run gettys in standard runlevels

 

    Centos 6: upstart

    配置文件：/etc/initab   /etc/init/*.conf

    Centos7 :systemd

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

 

6.设定默认运行级别：init通过配置文件：/etc/inittab 来获取运行级别

     运行级别的作用：Linux通过设置运行级别，来规定系统用不同的服务来启动，让Linux的使用环境不同，或出于维护目的。

     运行级别分类；

#   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)

#   1 - Single user mode单用户模式，维护模式

#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)

#   3 - Full multiuser mode   多用户模式，文本界面

#   4 - unused

#   5 - X11    多用户模式，图形界面

#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)

id:5:initdefault:

       默认级别：3,5

   级别切换：init #

   级别查看： who -r 或runlevel

  

 

7.系统初始化脚本：启动对应级别下的初始化脚本。

# System initialization.

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

系统初始化脚本的内容:

    （1）设置主机名

    （2）设置欢迎信息

     （3）激活udev和selinux；

     （4）挂载/etc/fstab文件中定义的所有文件系统；

     （5）检测根文件系统，并以读写方式重新挂载根文件系统；

     （6）设置系统时钟；

     （7）根据/etc/sysctl.conf文件来设置内核参数；

     （8）激活lvm及软raid设备；

     （9）激活swap设备；

     （10）加载额外设备的驱动程序；

 （11）清理操作； 

8.关闭或启动对应级别下的服务

l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0

l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1

l2:2:wait:/etc/rc.d/rc 2

l3:3:wait:/etc/rc.d/rc 3

l4:4:wait:/etc/rc.d/rc 4

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6

 

    rc:This file is responsible for starting/stopping services when the runlevel changes.

    /etc/init.d/*(/etc/rc.d/init.d/*)脚本执行方式：

    # /etc/init.d/service_scripts

    # service srv_scripts

 

   例如：l0 :0:wait:/etc/rc.d/rc 3

   表示：去启动或关闭/etc/rc.d/rc3.d

K*:要停止的服务;K##*,优先级，数字越小，越是优先关闭；依赖的服务先关闭；                    S*:要启动的服务；S##*,优先级，数字越小，越是优先启动；被依赖的服务先启动。

 

#  chkconfig  命令：管控/etc/init.d/每个服务脚本在各级别的启动或关闭状态

查看：chkconfig --list [name]

添加：chkconfig --add name

删除：chkconfig --del name

修改指定的链接类型：chkconfig  [--level  LEVELS]  name  <on|off|reset>

 

9.启动终端（图形终端）

# Run gettys in standard runlevels

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1

2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2

3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3

4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4

5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5

6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

 

三、总结

1.系统流程详解以centos 5为例，centos6的配置文件略微不同，centos7则是全新的命令和配置文件，兼容centos 5。

2./etc/rc.d目录下的文件也可写成/etc目录下，以下几个脚本文件，与系统服务或初始化相关，以及对应级别下的系统脚本。

[root@localhost ~]# ls /etc/rc.d

init.d  rc  rc0.d  rc1.d  rc2.d  rc3.d  rc4.d  rc5.d  rc6.d  rc.local  rc.sysinit