centos系统启动流程

Z时代
2024-01-10
分类：综合

linux内核特点：

支持模块化：模块文件的名字以.ko（kernel object）结尾

支持内核运行时，动态加载和卸载模块文件。

linux内核组成部分：

核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release

# ll /boot/vmlinuz-3.10.0-957.el7.x86_64 -rwxr-xr-x. 1 root root 6639904 Nov 9 2018 /boot/vmlinuz-3.10.0-957.el7.x86_64 # file /boot/vmlinuz-3.10.0-957.el7.x86_64

/boot/vmlinuz-3.10.0-957.el7.x86_64: Linux kernel x86 boot executable bzImage, version 3.10.0-957.el7.x86_64 (mockbuild@kbuilder.bsys.centos.org) #1 S, RO-rootFS, swap_dev 0x6, Normal VGA

模块文件：/lib/modules/VERSION-release

如果按照了多个内核版本，则/lib/modules下，有多个目录

# ll /lib/modules

drwxr-xr-x. 8 root root 4096 Feb 20 10:03 3.10.0-957.el7.x86_64

3.10.0-957.el7.x86_64目录下的文件：

# ls /lib/modules/3.10.0-957.el7.x86_64/ build modules.alias modules.builtin.bin modules.drm modules.softdep updates extra modules.alias.bin modules.dep modules.modesetting modules.symbols vdso kernel modules.block modules.dep.bin modules.networking modules.symbols.bin weak-updates

misc modules.builtin modules.devname modules.order source

其中有：kernel目录

# ls /lib/modules/3.10.0-957.el7.x86_64/kernel/

arch crypto drivers fs kernel lib mm net sound virt

arch：平台特有；crypto：加密/解密；drivers:驱动管理；mm：内存管理。fs：文件系统；net：网络管理；sound：声卡驱动

ramdisk：
ramdisk的由来：操作系统不知道用户的电脑上的磁盘设备是什么型号的，访问特定磁盘是要使用特定的磁盘驱动程序的，所以操作系统可能就要把市面上主流的磁盘驱动程序都准备好，放入安装盘中，这样一来安装盘太臃肿。为了解决这个问题，操作系统不准备任何磁盘驱动程序，而是在安装操作系统的过程中，扫描用户的硬件，根据硬件自动生成磁盘驱动程序，并把这个驱动程序存放入磁盘中。
开机后，内核被装载到内存后，就要去从磁盘找根文件系统。内核要想访问磁盘，必须需要访问磁盘的驱动程序，可是磁盘的驱动程序又在根文件系统里，所以内核就无法找到磁盘的驱动程序，也就无法访问磁盘。所以需要一个临时的根文件系统，在里面放磁盘的驱动程序。这个临时的驱动程序和根文件系统，是在安装操作系统时，由安装程序扫描机器的硬件后，根据硬件的型号自动生成的。有了这个东西后，内核就先把一段内存模拟成磁盘，把这个东西放到内存中，从它的里面取得到磁盘驱动，然后使用好不容易得到的驱动程序，去访问真的磁盘，得到真的根文件系统。然后真的根文件系统，取代这个东西。
这个东西叫：ramdisk。
我们使用free命令,可以看到buff和cache。为什么有buff和cache呢？因为磁盘IO太慢，所以把经常访问的磁盘上的数据，载入内存的buff和cache区域。
```
# free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        3880164      459420     2525300       12596      895444     3076684Swap:       4063228           0     4063228
```
centos5：/boot/initrd-VERSION-release.img
由于是用内存模拟磁盘，所以内存又使用buff和cache机制，缓存了磁盘的内容，造成了双重buff和cache。
centos6,7：/boot/initramfsVERSION-release.img
为了防止双重buffer和cache，centos6和7使用ramfs，ramfs是文件系统，就防止了双重buff和cache。
```
# ll /boot/initramfs-3.10.0-957.el7.x86_64.img-rw-------. 1 root root 31489644 Nov 29 17:11 /boot/initramfs-3.10.0-957.el7.x86_64.img
```
ramdisk的做成工具程序：
- centos5：mkinitrd
- centos6，7：dracut。为了兼容centos5，也可以使用mkinitrd

centos5系统启动流程

前提pc主机，MBR架构

第一步：post（power on system test）加电自检。
pc机的主板上有个rom芯片（CMOS），加电后，cpu去找这个raw，然后读取里面的指令，检测机器上是否有：内存，硬盘，显示设备等。
CMOS里有个bios（basic input output system）程序

第二步：boot sequence（bios里设置是用光盘启动，还是硬盘启动等）
按次序查找引导设备，第一个有引导程序（bootloader）的设备即为本次启动要用到的设备。
bootloader：引导程序
- 功能：
  - 提供一个可以让用户选择的菜单，上面写着，可以选择运行的内核列表
  - 把用户选定的内核程序从磁盘加载到内存的特定空间中，然后解压，展开，此后，内核就开始真正运行起来了，然后bootloader退出，由内核接管一切。
  注意：由于bootloader仅有446字节，它无法读取LVM，软RAID的逻辑分区，只能读取物理分区，所以内核程序只能存放在物理分区上。
- 种类：
  - LILO：linux loader。它有个致命弱点，如果内核在磁盘的1024以后的柱面上存储着的话，它无法加载内核。安卓手机用的是LILO。
  - GRUB：Grand Uniform Bootloader
    centos5，6用的版本是：grub 0.x（别名：grub legacy）
    cengtos7用的版本是：grub 1.x（别名：grub2）
bootloader程序放在哪里了？
如果是MBR架构，则放在了在0号track（磁道），0号sector（扇区）里的前446bytes 。
由于只有446字节，空间太小了，能写的程序实在有限，所以linux使用GRUB机制。
GRUB机制：不让bootloader直接加载内核，而是让bootloader加载磁盘上的另外一个程序/boot/grub。由于/boot/grub是放在磁盘上的，所以突破了446字节的约束。
- 第一阶段：bootloader加载/boot/grub程序
- 第1.5阶段：filesystem driver？
- 第二阶段：/boot/grub程序加载内核。

第三步：kernel自身初始化
- 探测所以硬件设备
- 为了加载磁盘上的根文件系统，所以先加载ramdisk上的文件系统，找到里面的磁盘驱动程序。
  注意：也有可能不使用ramdisk。当自己在自己的机器上编译内核时，编译程序就探测到了本地磁盘类型，所以在编译的时候，就可以把磁盘的驱动，编译到内核里，所以内核就不需要再去找ramdisk了。
- 使用磁盘驱动，以只读方式，加载根文件系统。只读的目的：防止内核有bug，把根文件系统里面的东西删除了。没问题后，再改为读写方式。
- 运行用户空间的第一个应用程序：/sbin/init
  centos5之前的init程序：SysV init
  使用的配置文件：/etc/inittab
  centos6的init程序：Upstart
  使用的配置文件：/etc/init/*.conf
  centos7的init程序：Systemd
  使用的配置文件: /usr/lib/systemd/system目录下的文件，和/etc/systemd/system目录下的文件

第四步：/sbin/init会启动/sbin/mingetty程序，显示可以登录的文本界面。

Linux的运行级别

为了系统的维护等目的设定了7个级别（0~6）

级别0：关机 shutdown

级别1：单用户模式（single user），以root用户登录，无需输入root密码。root密码忘记了，使用级别1。输入维护模式。

级别2：多用户模式（multi user），会启动网络功能，但不会启动NFS。属于维护模式。

级别3：多用户模式（multi user），完全功能模式，但不启动图形界面。

级别4：预留级别，没有被使用，但习惯以同3级别功能使用。

级别5：多用户模式（multi user），完全功能模式，开机自动启动图形界面。

级别6：重启 reboot

默认级别是3或5，server用级别3；个人主机用级别5.

切换级别的命令：`init 级别`

查看当前的级别：who -r或者runlevel

run命令的结果里的N：上一次的级别。由于没切换过级别，所以上一次就是N。

# who -r run-level 5 2020-02-20 10:03 # runlevel

N 5

init程序的配置文件说明

1，centos5，6：/etc/inittab

每行定义一种action，以及与之对应的process

每一行的格式：id:runlevel:action:process

id:标识

runlevel：运行级别

action：指明启动process的条件

wait：当运行级别切换至此行的级别时，执行一次process

respawn：一旦此行的process终止，就自动重新启动它

initdefault：设定系统开机时默认的运行级别，所以此行的process省略

sysinit：设定系统初始化的方式，所以runlevel省略，process一般为/etc/rc.d/rc.sysinit脚本

process：程序

例子：

id01:3:initdefault:
系统开机时，以级别3运行。

id02::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
不管以哪个级别运行，都使用/etc/rc.d/rc.sysinit脚本完成系统初始化。

id03:3:wait:/etc/rc.d/rc 0
当切换到级别3后，运行脚本：/etc/rc.d/rc 0一次。

脚本/etc/rc.d/rc的作用：当切换运行级别时，定义先kill哪些进程，然后再启动哪些进程。

脚本参数：运行级别

解释脚本/etc/rc.d/rc之前，先看看目录/etc/rc.d/下的构成。

下面有rc0.d，rc1.d，rc2.d，rc3.d，rc4.d，rc5.d，rc6.d目录

# ll /etc/rc.d/ drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Feb 21 09:19 init.d -rwxr-xr-x. 1 root root 2617 Jun 19 2018 rc drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Feb 21 09:19 rc0.d drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Feb 21 09:19 rc1.d drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Feb 21 09:19 rc2.d drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Feb 21 09:19 rc3.d drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Feb 21 09:19 rc4.d drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Feb 21 09:19 rc5.d drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Feb 21 09:19 rc6.d -rwxr-xr-x. 1 root root 220 Jun 19 2018 rc.local -rwxr-xr-x. 1 root root 20199 Jun 19 2018 rc.sysinit

/etc/rc.d/rc的脚本内容摘要：

变量$runlevel，就是执行此脚本时，传进来的参数，也就是运行级别。

# First, run the KILL scripts. for i in /etc/rc$runlevel.d/K* ; do #省略 $i stop #省略 done # Now run the START scripts. for i in /etc/rc$runlevel.d/S* ; do #省略 $i start #省略

done

所以当运行/etc/rc.d/rc 3的时候，实际运行的脚本的就/etc/rc3.d/目录下的：K*和S*的所有脚本。

查看一下ls /etc/rc.d/rc3.d的目录，发现都是符号链接文件，指向的是/etc/init.d目录下的相应的脚本。其他的rc1.d等目录下也都是符号链接，而且指向的也是/etc/init.d目录下的相应的脚本。所有不管传的运行级别参数是什么，实际运行的脚本都是/etc/init.d下的相应的脚本。

# ll /etc/rc.d/rc3.d/K* lrwxrwxrwx. 1 root root 15 Jan 31 14:09 /etc/rc.d/rc3.d/K01numad -> ../init.d/numad lrwxrwxrwx. 1 root root 16 Jan 31 14:09 /etc/rc.d/rc3.d/K01smartd -> ../init.d/smartd # ll /etc/rc.d/rc3.d/S* lrwxrwxrwx. 1 root root 17 Jan 31 14:09 /etc/rc.d/rc3.d/S01sysstat -> ../init.d/sysstat lrwxrwxrwx. 1 root root 22 Jan 31 14:09 /etc/rc.d/rc3.d/S02lvm2-monitor -> ../init.d/lvm2-monitor

lrwxrwxrwx. 1 root root 14 Jan 31 14:09 /etc/rc.d/rc3.d/S05rdma -> ../init.d/rdma

那么，为什么弄出这么多符号链接呢？

观察这些符号链接，发现：K和S的后面都有2位数字。

这2位数字是为了排序用的，/etc/rc.d/rc脚本的for i in /etc/rc$runlevel.d/K* ; do语句，就把以K后S开头的按后面的数字排序了。

K##：要被结束的进程。##数字越小，先被结束。所以不被别的进程依赖的进程，数字小。

S##：要被启动的进程。##数字越小，先被启动。所以被别的进程依赖的进程，数字小。

启动服务时，都是使用service 服务程序名 start，其实service命令，调用的是就是/etc/init.d目录下的脚本，所以直接运行脚本和使用service命令的效果是一样的，试验如下：

# /etc/init.d/crond stop Stopping crond: [ OK ] # /etc/init.d/crond start Starting crond: [ OK ] # /etc/init.d/crond status crond (pid 4822) is running... # /etc/init.d/crond restart Stopping crond: [ OK ] Starting crond: [ OK ] # service crond status crond (pid 4850) is running... # service crond restart Stopping crond: [ OK ] Starting crond: [ OK ] # service crond stop Stopping crond: [ OK ] # service crond start

Starting crond: [ OK ]

当想让某个服务进程开机就自动运行的话，在目录/etc/init.d下创建自己的脚本文件：

#!/bin/bash
#
# test servvice
#
# chkconfig: 2345 90 60
# description: test service
prog=$(basename $0)
if [ $# -lt 1 ]; then
    echo "Usage:$prog {start|stop|status|restart}"
    exit 1
fi
if [ "$1" == "start" ]; then
    echo "start $prog done"
elif [ "$1" == "stop" ]; then
    echo "stop $prog done"
elif [ "$1" == "restart" ]; then
    echo "restart $prog done"
elif [ "$1" == "status" ]; then
    if [ pidof $prog &> /dev/null ]; then
        echo "$prog is running"
    else
        echo "$prog is stopped"
    fi
else
    echo "Usage:$prog {start|stop|status|restart}"
    exit 2fi

注意：chkconfig: 2345 90 60

2345：级别

90：启动优先级

60：终止优先级

有个命令chkconfig可以帮助我们，在rc0.d,rc1.d,rc2.d,rc3.d,rc4.d,rc5.d,rc6.d目录下自动创建符号链接，符号链接的名字：S90mySer.sh和K60mySer.sh。但不是在所以目录都创建，根据写的级别创建，这里写的是2345，所以在rc2.d,rc3.d,rc4.d,rc5.d目录下创建S90mySer.sh和K60mySer.sh

虽然【# chkconfig: 2345 90 60】是注释，但必须有这行。否则，执行chkconfig命令出下面的错误：

# chkconfig mySer.sh on

service mySer.sh does not support chkconfig

使用chkconfig mySer.sh on就是在2345目录下创建S90mySer.sh文件

使用chkconfig mySer.sh off就是在2345目录下创建K90mySer.sh文件

# ls /etc/rc.d/rc6.d/ | grep mySer

有了这些链接文件后，就可以使用service命令，来启动我们的服务了。

# service mySer.sh start start mySer.sh done # service mySer.sh stop stop mySer.sh done # service mySer.sh restart

restart mySer.sh done

chkconfig选项：

查看：--list [scriptname]

# chkconfig --list abrt-ccpp 0:off 1:off 2:off 3:on 4:off 5:on 6:off abrtd 0:off 1:off 2:off 3:on 4:off 5:on 6:off acpid 0:off 1:off 2:on 3:on 4:on 5:on 6:off atd 0:off 1:off 2:off 3:on 4:on 5:on 6:off auditd 0:off 1:off 2:on 3:on 4:on 5:on 6:off autofs 0:off 1:off 2:off 3:on 4:on 5:on 6:off # chkconfig --list mySer.sh

mySer.sh 0:off 1:off 2:on 3:on 4:on 5:on 6:off

指定运行级别：--level LEAVES

# chkconfig --list mySer.sh mySer.sh 0:off 1:off 2:on 3:on 4:on 5:on 6:off # chkconfig --level 35 mySer.sh off # chkconfig --list mySer.sh

mySer.sh 0:off 1:off 2:on 3:off 4:on 5:off 6:off

当只是单纯开机运行某个进程，而不需要额外的脚本的话，直接修改/etc/rc.d/rc.local文件即可。

下面添加了touch /tmp/welcome，所以开机后，就会创建这个文件；

添加了/usr/sbin/httpd，所以开机后，就会启动httpd进程。

#!/bin/sh # # This script will be executed *after* all the other init scripts. # You can put your own initialization stuff in here if you don't # want to do the full Sys V style init stuff. touch /var/lock/subsys/local touch /tmp/welcome

/usr/sbin/httpd

为什么编辑/etc/rc.d/rc.local文件就好用呢？

因为这个文件被rc2.d，rc3.d，rc4.d，rc5.d目录里的最后一个文件S99local链接了

# ll /etc/rc.d/rc2.d/ | tail -1 lrwxrwxrwx. 1 root root 11 Jan 31 14:08 S99local -> ../rc.local # ll /etc/rc.d/rc3.d/ | tail -1 lrwxrwxrwx. 1 root root 11 Jan 31 14:08 S99local -> ../rc.local # ll /etc/rc.d/rc4.d/ | tail -1 lrwxrwxrwx. 1 root root 11 Jan 31 14:08 S99local -> ../rc.local # ll /etc/rc.d/rc5.d/ | tail -1

lrwxrwxrwx. 1 root root 11 Jan 31 14:08 S99local -> ../rc.local

系统初始化脚本/etc/rc.d/rc.sysinit的作用：

设置主机名

设置欢迎信息

激活udev（创建设备文件用的）和selinux

挂载/etc/fstab文件中定义的所以文件系统

检测根文件系统，没有问题后，以读写方式重新挂载根文件系统。

读取硬件时钟，设置系统时钟

读取配置文件/etc/sysctl.conf里的内核参数，修改内核的行为。

激活lvm及软raid设备

激活swap设备

从根文件系统，加载硬件的驱动程序

清理操作

总结：/sbin/init的启动流程

1，通过读取配置文件/etc/inittab，获得运行级别

2，执行脚本/etc/rc.d/rc.sysinit，完成系统初始化

3，根据取得的运行级别，先停止这个级别不需要运行的进程（K##），再启动这个级别需要运行的进程（S##）

4，设置登录终端。如果是级别3则登录终端是文本界面

5，如果是级别5，则需要启动图形界面服务，显示图形登录界面；

centos6系统启动流程

基本和centos5相同，只列出不同点

1，init程序：upstart，但依然为/sbin/init。其配置文件不是/etc/inittab了，而是/etc/init/*.conf。但/etc/inittab里也有用，只放默认运行级别一行（id:3:initdefault:）。

2，系统初始化脚本是/etc/init/rcS.conf，但里面运行的是/etc/rc.d/rc.sysinit

3，脚本/etc/init/rc.conf里面，调用/etc/rc.d/rc $RUNLEVEL

centos7系统启动流程

启动流程是一样的，实现的细节不一样。

兼容centos5和6，所以也可以使用service命令。

# service crond start Redirecting to /bin/systemctl start crond.service # service crond status

Redirecting to /bin/systemctl status crond.service

centos7使用systemctl命令。

centos7没有了运行级别的概念，改用target概念

graphical.target对应运行级别5

multi-user.target对应运行级别3

systemctl get-default

# systemctl get-default

graphical.target

centos7的init程序：Systemd

使用的配置文件: /usr/lib/systemd/system目录下的文件，和/etc/systemd/system目录下的文件

c/c++ 学习互助QQ群：877684253

本人微信：xiaoshitou5854

以上是 centos系统启动流程的全部内容，来源链接： utcz.com/z/513696.html