2017 08-28 启动和内核管理

CentOS 5和6的启动流程 

服务管理 

Grub管理

一.Linux组成

(1)Linux: kernel+rootfs——内核及其他应用程序组成
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:程序和glibc 库：函数集合, function, 调用接口（头文件负责描述）过程调用：procedure，无返回值函数调用：function 程序：二进制执行文件 
(2)内核设计流派：
单内核(monolithic kernel)：Linux 把所有功能集成于同一个程序

ldd /bin/ls——查看执行的命令是否调用了静态库或是动态库

image.png

ls /boot

image.png

微内核(micro kernel)：Windows, Solaris 每种功能使用一个单独子系统实
(3)内核

Linux内核特点：支持模块化：.ko（内核对象）——驱动模块
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

ramdisk：辅助的伪根系统 ——存放在该initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img系统文件中
作用：解决开机启动的中间顺序问题。
在开机启动时，首先要进入/boot中，来启动vmlinuz-VERSION-release，
但是由于/boot的文件系统类型是ext4,它的驱动模块存放在/lib/modules/2.6.32-696.el6.x86_64/kernel/fs/ext4/ext4.ko，而如果想要调用该库文件就必须要进入内核进行加载，所以进入了一个死循环阶段。
因此加入ramdisk来解决该问题,在initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img文件中，存有ext4.ko驱动，这样就可驱动/boot/,来加载内核，从而进入根目录，执行接下来的动作

CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img

CentOS 6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img ——"initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.im"

模块文件：/lib/modules/VERSION-release

locate ext4.ko

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实现功能模块化，将硬件的相关功能功存放在模块中，而不是内核中

二.CentOS6启动流程

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启动顺序
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 1
0.登录之后开始以Shell控制主机

(1) POST

Power-On-Self-Test，加电自检，是BIOS功能的一个主要部分。
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。
按顺序检查由哪个硬件来驱动引导计算机的开启：硬盘、u盘、光盘、网卡都可以来引导计算机的开启，一般情况下用硬盘来引导

ROM：BIOS，Basic Input and Output System，保存着有关计算机系统最重要的基本输入输出程序，系统信息设置、开机加电自检程序和系统启动自举程序等。

RAM：CMOS互补金属氧化物半导体，保存各项参数的设定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
windows: ntloader，仅是启动OS
Linux：功能丰富，提供菜单，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 LILO：LInux LOader GRUB: GRand Unified Bootloader GRUB 0.X:
GRUB Legacy， GRUB2

centos6——

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centos7——

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(2)MBR

第一阶段
一部分grub文件存放在MBR的前446字节中，用来驱动——bootloader

这一部分的grub驱动无法驱动/boot,因为它的文件类型是ext4,其驱动模块 etx4.ko的大小为633k

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,
所以无法驱动。

第1.5阶段
在MBR中的512字节后续空间中，存在一个1.5阶段,来解决ext4.ko的驱动问题，也就说，先通过grub来解决挂载/boot的问题，然后进入下一阶段来解决挂载根的问题

第2阶段
在第1.5阶段加载内核后，进入该阶段来挂载根，cat grub.conf

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根的启动文件系统程序存在于initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img这个文件中,而该文件系统又存在于/boot 中，也就是说先启动/boot,才能启动根。

(3)ramdisk： 

内核中的特性之一：使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件访问，并加载相应的硬件驱动
ramdisk --> ramfs 提高速度 ——该方式直接访问文件体系统上的数据，而不需要先进入磁盘中，再访问文件系统
CentOS 5: initrd ——模拟磁盘
工具程序：mkinitrd
CentOS 6，7: initramfs ——模拟文件系统
工具程序：mkinitrd, dracut——用来修复initramfs文件
rm -f initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img ——删除该文件
或者删除直接重启，进入就救援模式来修复
mkinitrd initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img——修复该文件
系统初始化： POST --> BootSequence (BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) -> init（systemd）

二.系统启动流程

(一)init程序的类型： 

SysV: init, CentOS 5之前
配置文件：/etc/inittab 
*Upstart: init,CentOS 6

image.png

配置文件：/etc/inittab, /etc/init/.conf 

image.png

默认模式可以更改，将5改变成其他数字，那么开机就会进入修改后的模式中。
**Systemd：systemd,

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CentOS 7 配置文件：/usr/lib/systemd/system /etc/systemd/system

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(二)启动流程

/sbin/init CentOS6之前 
运行级别：为系统运行或维护等目的而设定；0-6：7个级别
0：关机
1：单用户模式(root自动登录), single, 维护模式
2: 多用户模式，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 ——默认开机会进入该模式下，但也可以手动修改

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例如将5改成3，那么开机就会自动进入3模式，也就是字符界面模式
6：重启 ——如果将默认模式改为6，那么开机机会重启，始终无法进入界面。
修复方案时：在重启机器时，按a键进入修改模式，然后输入1进入单用户模式，打开配置文件——/etc/inittab,将默认模式改回5或3模式，然后init3或5重新进入界面
默认级别： 3, 5 
切换级别：init # ——在图形界面中输入init 3就会进入字符界面
查看级别：runlevel ; who -r

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(三)init初始化

(1)init读取其初始化文件：/etc/inittab
(2)初始运行级别(RUN LEVEL)
(3)系统初始化脚本
(4)对应运行级别的脚本目录
(5)捕获某个关键字顺序
(6)定义UPS电源终端/恢复脚本
(7)在虚拟控制台生成getty
(8)在运行级别5初始化X11

(四)CentOS 5的inittab文件

配置文件：/etc/inittab 
每一行定义一种action以及与之对应的process id:runlevel:action:process

action:
wait: 切换至此级别运行一次
respawn：此process终止，就重新启动之 initdefault：设定默认运行级别；process省略 sysinit：设定系统初始化方式，此处一般为指定 /etc/rc.d/rc.sysinit ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now :在字符界面中，按以上三个键会重启机器
id:3:initdefault:默认进入3模式
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit：开机会先运行该初始化脚本，无论在哪个模式，都会先运行脚本
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0——进入0模式，就会运行rc0.d脚本
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1——进入1模式，就会运行rc1.d脚本
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6——进入6模式，就会运行rc6.d脚本

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(五)CentOS 6 /etc/inittab和相关文件

/etc/inittab 设置系统默认的运行级别 id:3:initdefault: 
示例：破解CentOS5和6的root口令
/etc/init/control-alt-delete.conf 
/etc/init/tty.conf 
/etc/init/start-ttys.conf 
/etc/init/rc.conf 
/etc/init/prefdm.conf
或者重启机器，在开机界面进入单用户模式，就可以直接进入界面，相当于破解了root密码，登陆后可以通过passwd直接修改新的密码，破解了原来的root密码，这种方法无法通过远程来实现

(六)启动流程顺序

/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) 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

说明：

rc N --> 意味着读取/etc/rc.d/rcN.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
for srv in /etc/rc.d/rcN.d/K; do
$srv stop
done
for srv in /etc/rc.d/rcN.d/S; do
$srv start
done

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K与S的排列顺数：数字的优先级高于字母，注意按数字排列最大为99，而不是100

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(七)chkconfig命令

chkconfig命令 

查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形： chkconfig [--list] [name]

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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 <on|off|reset> --level LLLL: 指定要设置的级别；

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省略时表示2345 ——chkconfig --level atd on,不写模式，自动默认开启2345模式
ntsysv命令

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例子：

chkconfig --level 5 atd off——关闭5模式的atd功能
此时查看ls K*

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重新开启——chkconfig --level 5 atd on
ls S*

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小练习

在/etc/init.d中编辑一个服务
vim testsrv
1 #!/bin/bash
2 #chkconfig:2345 96 07——必须写明，2345代表在这些模式下，开启testsrv功能，96代表开启编号为96 07代表关闭时的编号，相当于创建了一个软连接

image.png

3 #description service testsrv 在五中必须加入描述，六中可写可不写
4 . /etc/init.d/functions——调用脚本
5 case $1 in
6 start)
7 touch /var/lock/subsys/testsrv
8 action " testsrv is start..." :
9 ;;
10 stop)
11 rm -f /var/lock/subsys/testsrv
12 action "testsrv is stopped" /bin/true
13 ;;
14 restart)
15 rm -f /var/lock/subsys/testsrv
16 action "testsrv is stopped " /bin/true
17 touch /var/lock/subsys/testsrv
18 action "testsrv is start..." :
19 ;;
20 status)
21 [ -f /var/lock/subsys/testsrv ] && echo "testsrv is running"|| echo "testsrv is stopped"
22 ;;
23 *)
24 echo "usage : testsrv start|stop|restart|status"
25 ;;
26 esac