Linux系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程

1、系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程2022年5月25日1RHEL/CentOS啟動(dòng)過(guò)程總覽2022年5月25日2BIOS BIOS（Basic Input/Output System）是指首次開(kāi)機(jī)時(shí)由計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件代碼。 BIOS 的主要功能是將識(shí)別和控制各種設(shè)備的程序代碼嵌入在一個(gè)芯片上。包含機(jī)器的配置信息，如：IDE controller, NIC等。 BIOS允許用戶設(shè)置介質(zhì)啟動(dòng)順序。2022年5月25日3BIOS初始化 Tern on CPU jump to address of BIOS (0 xFFFF0) BIOS runs POST (Power-On Self Test) BIOS檢測(cè)所有的外

2、圍設(shè)備，目的是將這些設(shè)備的信息提供給將來(lái)運(yùn)行的操作系統(tǒng)使用。 Find bootale devices 讀取和執(zhí)行引導(dǎo)設(shè)備首扇 BIOS讀取引導(dǎo)介質(zhì)上的MBR以尋找引導(dǎo)程序（MBR的前的前446字節(jié)字節(jié)），找到之后就執(zhí)行它。2022年5月25日4MBR (Master Boot Record) MBR 是一個(gè) 512 bytes 的硬盤(pán)首扇區(qū) (sector 1 of cylinder 0, head 0) MBR 的組成 引導(dǎo)加載器（446 bytes）：包含可執(zhí)行代碼和錯(cuò)誤信息文本 磁盤(pán)分區(qū)表（64 bytes）：包含四個(gè)分區(qū)的記錄 結(jié)束標(biāo)志（2 bytes）：用于MBR的驗(yàn)證檢查 (0

3、xAA55) MBR被加載到RAM后，啟動(dòng)過(guò)程將由其接管2022年5月25日5MBR圖示2022年5月25日6啟動(dòng)加載器（ Boot loader ） 引導(dǎo)加載器，更貼切地稱(chēng)為內(nèi)核加載器。 任務(wù)是加載Linux內(nèi)核 可選的，初始RAM磁盤(pán) 最流行的Linux引導(dǎo)加載程序 GRUB 或 LILO Syslinux2022年5月25日7GRandGRand Unified Unified BootloaderBootloader GRUB 是一款與操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)的啟動(dòng)加載器 提供了交互操作界面和命令行界面 支持文件系統(tǒng)的訪問(wèn) 可從 ext2/ext3, ReiserFS, JFS, FAT, min

4、ix 或 FFS 文件系統(tǒng)引導(dǎo) GRUB device (hd0,0) /dev/hda1 or /dev/sda1 在啟動(dòng)過(guò)程中可讀取GRUB的配置文件 支持多種內(nèi)核的可執(zhí)行文件格式 支持無(wú)盤(pán)系統(tǒng) 支持 MD5 口令保護(hù)2022年5月25日8GRUB啟動(dòng)過(guò)程 GRUB stage1 MBR上的前446字節(jié)即為GRUB的stage1 任務(wù)就是加載 stage1.5 GRUB stage1.5： 位于緊跟在硬盤(pán)MBR之后的 30 Kilobytes 是stage1和stage2的一個(gè)中間層 任務(wù)就是加載文件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，以識(shí)別stage2存放的文件系統(tǒng)，并加載stage22022年5月25日9 St

5、age1和Stage1.5是在系統(tǒng)安裝時(shí)寫(xiě)入硬盤(pán)的 在/boot/grub 目錄下可以找到Stage1和Stage1.5的副本GRUB啟動(dòng)過(guò)程（續(xù)） GRUB Stage2 /boot/grub/stage2 是GRUB的核心程序 讀取配置文件/boot/grub/grub.conf 在屏幕上顯示操作系統(tǒng)的啟動(dòng)選擇界面 在交互界面中可以為要啟動(dòng)的內(nèi)核傳遞參數(shù) 將用戶選擇的（或配置文件中默認(rèn)的）內(nèi)核加載到內(nèi)存，并將控制權(quán)移交給此內(nèi)核2022年5月25日10GRUB支持兩種加載操作系統(tǒng)的方式 直接加載：加載用戶選擇的直接加載：加載用戶選擇的Linux內(nèi)核內(nèi)核 鏈?zhǔn)郊虞d：加載另一個(gè)引導(dǎo)程序從而加載其

6、他操作系統(tǒng)的內(nèi)核GRUB的配置文件 默認(rèn)為 /boot/grub/grub.conf 對(duì) grub.conf 的修改可立即生效 grub.conf中使用的常見(jiàn)配置命令 default m：設(shè)置啟動(dòng)菜單的默認(rèn)啟動(dòng)項(xiàng)，菜單項(xiàng)序號(hào)參數(shù)其值從“0”開(kāi)始 hiddenmenu：隱藏菜單項(xiàng) timeout n：設(shè)置GRUB菜單的啟動(dòng)延時(shí)（以秒為單位） splashimage：指定某文件作為啟動(dòng)菜單的背景圖像，必須為 xpm 格式，可以是gz壓縮文件 2022年5月25日11GRUB的配置文件（續(xù)） grub.conf中使用的常見(jiàn)配置命令 title：設(shè)置用來(lái)裝載一個(gè)操作系統(tǒng)的一組特定命令的標(biāo)題，標(biāo)題將在G

7、RUB啟動(dòng)菜單中顯示 root ：設(shè)置GRUB的根分區(qū)（root），通常是文件系統(tǒng)的boot分區(qū)，即Linux內(nèi)核所在的分區(qū) kernel：后跟 Linux 內(nèi)核文件作為參數(shù)，加載 Linux 的內(nèi)核文件及參數(shù) initrd：后跟初始RAM盤(pán)映像文件 rootnoverify ：做root命令同樣的事情，只是不掛裝分區(qū)（用于啟動(dòng)Windows系統(tǒng)） chainloader：調(diào)用 Windows 分區(qū)的啟動(dòng)引導(dǎo)器引導(dǎo) Windows 系統(tǒng) password：設(shè)置 grub 口令，可以使用 -md5 參數(shù)后跟 MD5 口令2022年5月25日12GRUB的配置文件舉例default=0timeou

8、t=5splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gzhiddenmenutitle CentOS (2.6.18-194.32.1.el5) root (hd0,0) kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-194.32.1.el5 ro root=LABEL=/ initrd /boot/initrd-2.6.18-194.32.1.el5.imgtitle Windows XP Pro rootnoverify (hd0,3) chainloader +12022年5月25日13GRUB的操作界面 At the splash screen 使用

9、空格鍵選擇，用上/下方向鍵移動(dòng) 在菜單編輯模式（e）修改現(xiàn)有段落 Hit a and type “ single” to boot to single-user mode Hit c to enter command-line mode To boot other OSes that arent in grub.conf Display system information Press TAB to see possible commands 在Shell環(huán)境下鍵入grub命令進(jìn)入命令行模式2022年5月25日14內(nèi)核初始化 設(shè)備檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)：內(nèi)核向BIOS查詢(xún)所有的硬件信息，而后接管這些硬件

10、設(shè)備。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序初始化：Linux內(nèi)核將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的硬件設(shè)備。 以只讀方式掛裝根文件系統(tǒng)以只讀方式掛裝根文件系統(tǒng)：裝載所需的內(nèi)核模塊（在啟動(dòng)內(nèi)核中不存在的）。 載入初始化進(jìn)程載入初始化進(jìn)程init。2022年5月25日15init進(jìn)程的執(zhí)行流程2022年5月25日16運(yùn)行運(yùn)行 INIT 進(jìn)程進(jìn)程讀取讀取/etc/inittab配置文件配置文件 執(zhí)行執(zhí)行 /etc/rc.d/rc.sysinit 腳本腳本執(zhí)行執(zhí)行/etc/rc.d/rc腳本腳本 /etc/rc0.d/* /etc/rc1.d/* /etc/rc2.d/* /etc/rc3.d/* /etc/rc4.d/*

11、/etc/rc5.d/* /etc/rc6.d/* 啟動(dòng)啟動(dòng) mingetty 進(jìn)程進(jìn)程 內(nèi)核初始化內(nèi)核初始化BIOS初始化初始化啟動(dòng)啟動(dòng)引導(dǎo)器引導(dǎo)器CentOS release 5.5 (Final)Kernel 2.6.18-194.32.1.el5 on an i686centos1 login：init進(jìn)程及其配置文件 Init 進(jìn)程是由 Linux 內(nèi)核引導(dǎo)運(yùn)行的第一個(gè)進(jìn)程，其進(jìn)程號(hào)（PID）永遠(yuǎn)為1。 init 進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)將讀取配置文件 /etc/inittab 中的信息 。其每一行的格式為：id：runlevels： action：process詳情參見(jiàn)：詳情參見(jiàn)： man 5

12、 inittab2022年5月25日17id 用于在inittab文件中唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)配置記錄 runlevels 用于指定該記錄在哪些運(yùn)行級(jí)別中運(yùn)行 action 用于描述記錄將執(zhí)行哪種類(lèi)型的動(dòng)作 process 用于設(shè)置啟動(dòng)進(jìn)程所執(zhí)行的命令 Linux系統(tǒng)的運(yùn)行級(jí)別 運(yùn)行級(jí)別 指運(yùn)行Linux系統(tǒng)的不同模式 每種模式對(duì)應(yīng)不同的服務(wù)程序組合 默認(rèn)的7種運(yùn)行級(jí)別 0：關(guān)機(jī)狀態(tài) 1：?jiǎn)斡脩裟Ｊ?2：字符界面的多用戶模式（不支持網(wǎng)絡(luò)） 3：字符界面的完整多用戶模式 4：未分配使用 5：圖形界面的多用戶模式 6：重新啟動(dòng)2022年5月25日18init配置文件與init初始化 默認(rèn)運(yùn)行級(jí)別 id:3:

13、initdefault: 系統(tǒng)初始化腳本 si:sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit 執(zhí)行對(duì)應(yīng)運(yùn)行級(jí)別的目錄中的腳本 lX:X:wait:/etc/rc.d/rc X （X=06） 捕獲重啟快捷鍵 ca:ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now 定義 UPS 電源失效/恢復(fù)腳本 pf:powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 Power Failure; System Shutting Down pr:12345:powerokwait:/sbin/shutdown -c Power Restored; Shutdo

14、wn Cancelled 在虛擬控制臺(tái)生成 gettys X:2345:respawn:/sbin/mingetty ttyX （X=16） 在運(yùn)行級(jí)別5初始化 X x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon2022年5月25日19init初始化腳本 /etc/rc.d/rc.sysinit 腳本 由由init進(jìn)程調(diào)用執(zhí)行進(jìn)程調(diào)用執(zhí)行 完成設(shè)置主機(jī)名、加載文件系統(tǒng)等初始化工作 /etc/rc.d/rc 腳本 由由init進(jìn)程調(diào)用執(zhí)行進(jìn)程調(diào)用執(zhí)行 根據(jù)指定的運(yùn)行級(jí)別X，終止并啟動(dòng)相應(yīng)的服務(wù) /etc/rc.d/rcX.d/K* stop /etc/rc.d/rcX

15、.d/S* start /etc/rc.local 腳本 由由rc腳本調(diào)用執(zhí)行腳本調(diào)用執(zhí)行 保存用戶定義的需開(kāi)機(jī)后自動(dòng)執(zhí)行的命令2022年5月25日20/etc/etc/rc.drc.d/ /rc.sysinitrc.sysinit 的任務(wù)的任務(wù) 激活 udev 和 selinux 根據(jù) /etc/sysctl.conf 文件設(shè)定內(nèi)核參數(shù) 設(shè)定系統(tǒng)時(shí)鐘 裝載按鍵設(shè)置 啟用交換分區(qū) 設(shè)置主機(jī)名 檢查并重新掛載根文件系統(tǒng) 激活 RAID 和 LVM 設(shè)備 啟用磁盤(pán)配額 檢查并掛載其它文件系統(tǒng) 清理過(guò)時(shí)的鎖和 PID文件2022年5月25日21修復(fù)運(yùn)行級(jí)別和援救環(huán)境2022年5月25日22梁如軍（）Creative Commons License（BY-NC-SA）修復(fù)運(yùn)行級(jí)別 三種用于系統(tǒng)修復(fù)的運(yùn)行級(jí)別： 運(yùn)行級(jí)別1 運(yùn)行級(jí)別S 運(yùn)行級(jí)別emergency 進(jìn)入方法 # init 1/s/-b 在GRUB的菜單中為內(nèi)核傳遞參數(shù)2022年5月25日23修復(fù)的運(yùn)行級(jí)別的啟動(dòng)流程2022年5月25日24系統(tǒng)援救環(huán)境 在RHEL/CentOS的安裝程序Anaconda中提供了一種