CentOS6 啟動流程圖文解剖
我們在使用Linux操作系統的時候，我們只需按下電源鍵，等待，然后輸入賬戶和密碼就可以使用Linux操作系統了。那么在按下電源到輸入賬號和密碼之前，操作系統都做了些什么？下面就來講述在這段時間發生的動作。
下面以CentOS6系列為例來講解Linux的啟動流程。
一、Linux啟動流程詳解
下圖就是啟動流程的大致過程：
二、POST加電自檢
POST(PowerOnSelfTest)首先對每一個設備進行檢查。完成后會尋找存有引導記錄的設備，找到后讀入操作系統引導記錄，然后將系統控制權交給引導記錄，并由引導記錄來完成系統的順利啟動。
三、MBR引導
MBR(Master Boot Record) MBR記錄一般是在磁盤 0 磁道 1 扇區，共512個字節。前446個字節是BootLoder，后 4*16 的 64 個字節是存放分區信息的，*** 2 個字節是校驗信息，一般是 5***A。
四、GRUB（GRand Unified Bootloader）、加載內核
就是MBR中的前 446 個字節，是BooTLoader的一種，它的作用是要選擇要啟動的內核。
1、GRUB程序的組成：
主要是由device.map，menulst，stage1,stage2,以及一系列的stage1_5組成。對于這些部分我的理解是這樣：
- device.map：存放的是內核文件的根分區
- menu.lis：是grub.conf的鏈接文件，但是這個名字我覺得更與它的功能接近，就是菜單列表。里賣弄設置了可以選擇的內核菜單。存放于stage2中。
- stage：用于grub引導程序過大，所以分2段引導，***段存放在MBR中，第二段存放于內核文件系統中，***段引導完成后可以找到第二段。 但是，第二段是存放于內核文件系統中的，此時還沒有格式化文件系統，如何可以訪問到第二段的 menu.lst 呢？？就需要借助于中間層 stage1_5，有它來協助 stage1 段來訪問 stage2 段。stage1_5通常位于 stage1 字段后的 63 個扇區。 由于stage2 在內存中存放可以使用的文件系統不確定，所以這就是有多個 stage1_5 的原因了。
2、grub.conf 文件參數意義
- default=1 # 默認啟動的內核title, 0 表示是***個
- timeout=5 # 默認等待時間
- splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz # 指定菜單的背景圖片的路徑。為xpm格式，采用gzip壓縮，只能為14bits色
- hiddenmenu # 隱藏菜單
- title CentOS (2.6.32-358.el6.x86_64) # 標題名，用戶可自定義
- root (hd0,0) # 指定 grub 的根位置
- # 指定 kernel 文件的位置，還要指出 root（系統啟動后） 的位置，掛載方式 ro，這項很關鍵。
- # 加載后會啟動 init 進程。
- kernel /vmlinuz-2.6.32-358.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/vg0-root rd_NO_LUKS rd_NO_DM LANG=en_US.UTF-8 rd_LVM_LV=vg0/swap rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto rd_LVM_LV=vg0/root KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rhgb crashkernel=auto quiet rhgb quiet
- # 在內核啟動過程中裝載根文件系統時有用
- initrd /initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img
- # initramfs 是以 gzip 壓縮的 cpio 格式的文件。內核啟動時將他作為一個臨時的根文件系統。
- # grub 的 stage2 將initrd加載到內存里，讓后將其中的內容釋放到內容中，
- # 內核便去執行init腳本，這時內核將控制權交給了init文件處理。
- # init 它也主要是加載各種存儲介質相關的設備驅動程序。當所需的驅動程序加載完后，
- # 會創建一個根設備，然后將根文件系統rootfs以只讀的方式掛載。
- # 這一步結束后，釋放未使用的內存，轉換到真正的根文件系統上面去，同時運行/sbin/init程序，
- # 執行系統的1號進程。此后系統的控制權就全權交給/sbin/init進程了。
如何制作 initramfs 呢？
- # 可以使用 dircut 命令，用法如下：
- # 只有在 initramfs 文件損毀的時候會使用到
- [root@server ~]# dracut /mnt/initramfs-`uname -r`.img `uname -r`
- [root@server ~]# du -sh /mnt/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img
- 16M /mnt/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img
- [root@server ~]# du -sh /boot/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img
- 16M /boot/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img
- # 詳細介紹，可使用這個鏈接：https://zh.opensuse.org/index.php?title=SDB:Dracut&variant=zh-cn#.E5.90.AF.E7.94.A8_dracut_.E7.94.9F.E6.88.90.E7.9A.84_initramfs
3、grub的功能
1）提供菜單，并提供交互式接口
e: 進入編輯模式
2）選擇要啟動的內核或系統
允許傳遞引導參數給內核
選擇界面可隱藏
- # 可以自啟動是通過 grub 像內核傳遞參數。
- # 應用之一是：修改 root 密碼（忘記密碼），使用 e 選項，傳遞單用戶指令。
3）為編輯功能提供保護機制
啟用內核文件
選擇運行指定的內核得先輸入密碼
傳遞參數
使用e命令得先輸入密碼
- [root@server root]# grub-md5-crypt
- Password:
- Retype password:
- $1$Mp7Rp1$l2wzOILNUqpUhAR7zXvQb0
- # 上面是生成的加密字符串
- # 然后將信息加入到 grub.conf 文件中，格式如下：
- password --md5 $1$Mp7Rp1$l2wzOILNUqpUhAR7zXvQb0
- # 當然加入 grub.conf 文件的位置不同，加密效果也不一樣。
- # 加入到 title 之前的話，會加密整個菜單。
- # 加入到 title 指內的話，會加密對應的操作系統的入口。
#p#
4、安裝grub的方式
1）使用grub-install命令
- # grub-install [--root-directory=/path/to/somewhere] DEVICE
2）grub交互是命令
在這里我們自制一個精簡grub,當然啟動的時候只啟動一個bash就可以。示例是在 VMware 虛擬機下完成的。
***步：準備好塊新磁盤，分 2 個區出來
第二步：模擬啟動時的boot目錄，和根目錄，并掛載。如下
- [root@server ~]# df -H | tail -n 2
- /dev/sdd1 518M 11M 481M 3% /mnt/boot
- /dev/sdd2 2.2G 71M 2.0G 4% /mnt/sysroot
第三步：制作 grub，并生成 grub 的配置文件
制作grub
拷貝內核文件和 initramfs 文件到 /mnt/boot 目錄下，并生成 grub.conf 文件
- [root@server ~]# cp /boot/vmlinuz-2.6.32-358.el6.x86_64 /mnt/boot/vmlinuz
- [root@server ~]# cp /boot/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img /mnt/boot/initramfs.img
- [root@server ~]# ll /mnt/boot/
- total 20106
- drwxr-xr-x 2 root root 1024 Jul 24 20:58 grub
- -rw-r--r-- 1 root root 16542269 Jul 24 21:06 initramfs.img
- -rwxr-xr-x 1 root root 4043888 Jul 24 21:05 vmlinuz
- # 生成的 grub.conf 文件
- [root@server ~]# cat /mnt/boot/grub/grub.conf
- default=0
- timeout=10
- title Mini Linux
- root (hd0,0)
- kernel /vmlinuz ro root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash
- initrd /initramfs.img
第四步: 生成根文件系統
第五步：拷貝使用命令和庫到對應根目錄下
將剛才的磁盤鏡像作為另一個虛擬機的啟動盤。
#p#
五、啟動 init 進程
init 進程是系統啟動的***個進程。其他進程都是有此進程控制fork出來的，也就是說，init是其他進程的“祖先”，PID=1。當然，PID=0進程我們稱為空閑進程是屬于內核的。
init啟動后所做的事情：
1、讀取/etc/inittab來讀取默認級別 假設：讀取到的默認級別是 3
/etc/init/*.conf
- # 啟動級別：（runlevel）
- # 0：關機
- # 1：單用戶模式
- # 2：多用戶模式，不支持 NFS 功能
- # 3：完全多用戶模式，支持文本接口
- # 4：預留模式
- # 5：完全多用戶模式，支持圖形模式
- # 6：關機
- # /etc/inittab文件格式如下，這是遵循了CentOS5的風格。
- id:3:initdefault:
2、執行初始化系統腳本 /etc/rc.d/rc.sysinit 來初始化腳本
這個大家有機會可以讀讀，腳本主要的作用如下：
- # 獲取網絡環境與主機類型。首先會讀取網絡環境設置文件"/etc/sysconfig/network"，獲取主機名稱與默認網關等網絡環境。
- # 答應文本歡迎信息。
- # 掛載/etc/fstab文件中定義的其它文件系統。
- # 激活swap
- # 檢測根文件系統，并以讀寫方式重新掛載
- # 決定是否啟動SELinux和udev。
- # 接口設備的檢測與即插即用（pnp）參數的測試。
- # 用戶自定義模塊的加載。用戶可以再"/etc/sysconfig/modules/*.modules"加入自定義的模塊，此時會加載到系統中。
- # 加載核心的相關設置。按"/etc/sysctl.conf"這個文件的設置值配置功能。
- # 設置系統時間（clock）。
- # 設置終端的控制臺的字形。
- # 設置raid及LVM等硬盤功能。
- # 以方式查看檢驗磁盤文件系統。
- # 進行磁盤配額quota的轉換。
- # 重新以讀取模式載入系統磁盤。
- # 啟動quota功能。
- # 啟動系統隨機數設備（產生隨機數功能）。
- # 清楚啟動過程中的臨時文件。
- # 將啟動信息加載到"/var/log/dmesg"文件中。
3、然后執行 /etc/rc.d/rc 腳本
此腳本運行的時候此腳本的時候，會讀取/etc/rc.d/rc3.d/下的所有腳本，來控制系統啟動的時候啟動或者關閉那些服務
- # 這里面的腳本大致分為 2 類，以 S 開頭的和以 K 開頭的腳本。
- # S 代表開機時啟動的，K 表示開機時不啟動。
- # 每個文件的命名格式，例如：S01sysstat S 開機啟動 01 啟動次序 sysstat 啟動腳本名
- # 啟動的定義是在每個腳本中定義的：例如
- # # chkconfig: - 85 15
- # 默認級別 啟動次序 不啟動次序
這些腳本是否開機自啟動，可由 chkconfig 命令來管理。
- # 常用選項：
- # chkconfig --add SRV_SCRIPT 可以將自己寫的一些腳本，讓此命令統一管理。例如：chkconfig --add httpd
- # chkconfig --del SRV_SCRIPT 將服務刪除，意思就是服務不由chkconfig這種機制來管理
- # chkconfig SRV_SCRIPT {on|off} 設置服務開機是否自啟動，默認管理的級別是2345.
- # --level 2345 等，指定默認級別，可以與其他選項一起使用
4、執行/etc/rc.d/rc.local腳本，此腳本是啟動過程中***啟動的一個腳本。
***會執行 /bin/login 登錄用戶。至此系統啟動過程完成。
