系统启动流程

CentOS系统启动流程

Linux系统的组成部分：内核+根文件系统
内核：进程管理、内存管理、网络协议栈、文件系统、驱动程序、安全功能
IPC：Inter Process Communication
消息队列、semerphor、shm（共享内存）
socket（跨主机的通讯，套接字。）
运行中的系统环境分两层：内核空间，用户空间。
用户空间：运行应用程序（进程或线程）
内核空间：运行内核代码（系统调用）---文件系统运行在内核空间。

内核设计流派：
单内核设计：把所有功能集成于同一个程序；
Linux使用单内核。
微内核设计：每种功能使用一个单独的子系统实现；
Windows, Solaris

Linux内核特点：
支持模块化：可以把其中重要的和不重要的，必须的和不必须的功能，划分为一个个模块。一般叫 .ko（kernel object）
动态装、卸载：

模块里面是一些驱动程序。

内核组成部分：内核我文件、模块文件。
核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release -----使用 uname -r 查看。
ramdisk：
CentOS 5：/boot/initrd-VERSION-release.img----当做磁盘
CentOS 6,7：/boot/initramfs-VERSION-release.img---当做文件系统（避免双缓存，避免双缓冲，提高效率）
模块文件：/lib/modules/VERSION-release ------使用 ls /lib/modules 查看。

内核要驱动根文件系统，则要先加载根文件系统的驱动，这个驱动根文件系统的驱动叫，临时根文件系统ramdisk。

CentOS系统启动流程：
第一步 POST ：加电自检---开机时自动检查计算机的各种硬件是否存在。
第二步 Boot Sequence：
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要用到的设备 叫 bootloader。
bootloader：引导加载器，程序。
对于Linux的bootloader叫grub。
GRUB 0.X：Grub Legacy CentOS 5
GRUB 1.X：Grub2 CentOS 6、7

grub功能：提供一个菜单，允许用户选择要启动的系统或不同的内核版本； 把用户选定的内核装载到RAM中的特定空间中，解压、展开，而后把系统控制权移交给内核；
MBR：Master Boot Record
512bytes：
446bytes：bootloader
64bytes：fat ---分区表
2bytes：55AA

GRUB：
bootloader：1st stage
Partition：filesystem driver, 1.5 stage
Partition：/boot/grub, 2nd stage

Kernel：

第三部：加载内核
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、以之读方式挂载跟文件系统；
4、运行用户空间的第一个应用程序:/sbin/init
init程序的类型：
CentOS 5 :SysV init 在/etc/inittab
CentOS 6 :Upstart 在/etc/init/*.conf
CentOS 7 :Systemd 在/usr/lib/systemd/system/, /etc/systemd/system/

ramdisk的解释，以及运行级别

ramdisk：在装系统完成后，探测当前硬件设备机制动态创建的。
ramdisk：把内存内的某一段空间当磁盘用，创建一个临时的跟文件系统来 启动跟文件系统。
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(换成文件系统，这是一种提速机制）。
ramdisk对于CentOS 5 、6 、7 的区别：
CentOS 5：/boot/initrd-VERSION-release.img
initrd此文件是由工具创建的--mkinitrd
CentOS 6 、7：/boot/initramfs-VERSION-release.img
initramfs此文件是由工具创建的---dracut

CentOS 5 : SysV init
运行级别---为系统的运行级别说维护等目的而设置的机制。
0-6：7个级别
0：关机
1：单用户模式（single user）指的是root用户，无需认证，维护模式
2：多用户模式（multi user）会启动网络功能，但不会启动NFS，维护模式
3：多用户模式（multi user）完全功能模式，只会文本界面，不会激活桌面系统。
4：预留模式，目前无使用目的，但习惯以同3级别功能使用
5：多用户模式（multi user）完全功能模式，启动图形界面（桌面系统）
6：重启，reboot
默认级别：3 5 （服务器用3，个人有5）
级别切换：init#
级别查看：who -r
runlevel
总结：系统初始化流程（内核级别）：POST-->Boot Sequence-->bootloader(MBR)-->Kernel(ramdisk来完成跟文件系统的启动)-->rootfs(readonly)-->/bin/init

init要运行通过 配置文件：/etc/inittab

（CentOS 5 ）每一行定义一种action（操作）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，#，###也可为空，表示所有级别
action:在什么条件下启动此任务
process：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，就自定重新启动
initdefault:设定默认级别，此时，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脚本

例如：
id:3:initdefault:
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

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

l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
…………
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
意味着去启动或关闭/etc/rc.d/rc3.d/
k*: 要停止的服务，k##*,优先级，数字越小越先关闭，依赖服务的服务先关闭
s*：要开始的服务，s##*,优先级，数字越小越先启动，依赖服务的服务先启动
rc脚本：接受一个运行级别数字为数字
rc脚本作用：但级别切换时会用于启动或停止任务。
脚本框架：
for srv in /etc/rc.d/rc#.d/K*; do
$srv stop
done

for srv in /etc/rc.d/rc#.d/S*; do
$srv start
done

/etc/init.d/* (/etc/rc.d/init.d/*)所有的服务脚本所在地：
# /etc/init.d/SRV_SCRIPT {start|stop|restart|status}
# service SRV_SCRIPT {start|stop|restart|status}

chkconfig命令：管控/etc/init.d/每个服务脚本在各级别下的启动或关闭状态；
chkonfig --list 查看级别的开启关闭状态。
chkonfig --add name:添加
能被添加的脚本格式：
chkonfig：LLL NN NN
LLL:正在运行的级别
NN:启动优先级
NN:关闭优先级
chkonfig --del name:删除
修改指定的连接类型：
chkconfig [--level LEVELS] name <on|off|reset>
--level LEVELS：指定要控制的级别；默认为2345；
注意：正常级别下，最后启动的一个服务S99local没有链接至/etc/init.d下的某脚本，而是链接至了/etc/rc.d/rc.local （/etc/rc.local）脚本；因此，不便或不需写为服务脚本的程序期望能开机自动运行时，直接放置于此脚本文件中即可。

系统初始化脚本：/etc/rc.d/rc.sysinit
(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；

总结（用户空间的启动流程）：/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 --> 关闭对应级别下需要停止的服务，启动对应级别下需要开启的服务--> 设置登录终端 [--> 启动图形终端]
CentOS 6:
init程序：upstart，但依然为/sbin/init，其配置文件：
/etc/init/*.conf, /etc/inittab（仅用于定义默认运行级别）

注意：*.conf为upstart风格的配置文件；

rcS.conf:系统初始化脚本
rc.conf：启动或关闭服务
start-tty.cof:

CentOS 7:
init程序：systemd,配置文件：/usr/lib/systemd/system/*, /etc/systemd/system/*

完全兼容SysV脚本机制；因此，service命令依然可用；不过，建议使用systemctl命令来控制服务；

# systemctl {start|stop|restart|status} name[.service]

CentOS启动流程：POST --> Bootloader(BIOS, MBR) --> Kernel(initrd) --> rootfs --> switch_root --> /sbin/init-->设置默认运行级别 --> 运行系统初始化脚本，完成系统初始化 --> 关闭对应级别下需要停止的服务，启动对应级别下需要开启的服务--> 设置登录终端 [--> 启动图形终端]

内核文件：/boot/vmlinuz
内核模块（磁盘的加载驱动程序）：/lib/modules
虚拟文件系统（ramdisk）:一般使用的文件名为/boot/initrd
执行等级（runlevel）：/etc/inittab
运行用户空间的第一个应用程序：/sbin/init
自定义开机启动程序：/etc/rc.d/rc.local
每个服务脚本在各级别下的启动或关闭状态：/etc/init.d/（chkconfig来查看）
系统初始化脚本：/etc/rc.d/rc.sysinit