linux系統啓動流程(CentOS5/6/7爲例)

一個操做系統要完整啓動起來須要哪些步驟呢？今天以CentOS爲例探索一下linux的啓動流程；

1、Linux系統的組成--kernel+rootfs（根文件系統）

kernel: 內核，進行進程管理、內存管理、網絡管理、驅動程序、文件系統、安全功能等等

rootfs: 根文件系統

1.內核設計流派：

            單內核(monolithic kernel)： Linux

                把全部功能集成於同一個程序

            微內核(micro kernel)： Windows, Solaris

                每種功能使用一個單獨子系統實現

2. Linux內核特色：

                支持模塊化： .ko（內核對象）

                如：文件系統，硬件驅動，網絡協議等

                支持內核模塊的動態裝載和卸載

     組成部分：

核心文件：放置在/boot/分區下的vmlinuz-VERSION-release.el[567].X86_64

模塊文件：/lib/modules/VERSION/kernel目錄下

ramdisk：輔助的僞根系統，用於內核不能驅動文件系統時臨時驅動；

5：/boot/initrd-2.6.18-398.el5.img

6/7：

/boot/initramfs-2.16.32-573.el6.x86_64.img

/boot/initramfs-3.10.0-327.el7.x86_64.img

2、啓動流程詳解：

第一部分針對的是內核空間的系統初始化：

Step1.POST:Power-On Self Test 加電自檢

 那麼誰來執行這次檢測操做--答案是隻有cpu能夠進行運算固然是由它來進行

 因爲剛接通電源時，內存是沒有數據的。所以，x86架構的主板上的ROM就能夠供應這樣的數據；

 主板上的芯片：南橋北橋芯片。就能夠把ROM存儲器裏的內容直接映射到內存；從而可以讓CPU讀取和加載指令和數據；

 所以咱們能夠說，X86架構的CPU能夠線性尋址的物理存儲空間：ROM + RAM；

Step2.BootSequence：能夠理解爲啓動順序；

 第一步自檢成功，能夠正常運行以後。系統應該去尋找包含操做系統的硬件設備，完成系統啓動；

 而BootSequence的做用就是：決定到何種硬件設備上去加載操做系統；是Removable Device？仍是    Hard Drive、CD-ROMS？亦或是網絡啓動？

 而加載方式是：按照指定的次序查找各個引導設備，第一個被找出具備引導程序的設備即成爲本次啓動所用到的設備；

Bootloader：引導加載器，也是一個程序；存在於硬盤的0磁道0扇區共512字節，其中

446B bootloader

64B  FAT 分區表

其他2字節 55AA 是結束標記

那麼Bootloader有哪些呢：

  在Windows裏是NTLDR，全稱是NT Loader，是系統加載程序；

  Linux：

   1.LILO(Linux Loader): 早期引導程序，到目前位置也是使用很是普遍的一種引導程序。可是在咱們 計算機裏不經常使用，由於不支持大硬盤啓動(不超過1024柱面)；安卓手機通常用的就是這個；

   2.GRUB(GRand Uniform Bootloader): 通常架構在服務器和普通PC上；還能夠引導unix甚至是Windows(8以前)；

GRUB提供的功能：

1.爲用戶提供一個菜單，菜單中列舉的是各個能夠啓動的操做系統的內核；

2.能夠將用戶選定的內核的核心文件裝載到內存中去，解壓縮而且展開，grub將系統控制權移交給內核；

3.提供一個交互式的命令行接口；

4.提供菜單和內核啓動的安全保障；

Step3.內核自身初始化：

1) 探測可以識別到的全部的硬件設備

2) 加載硬件的驅動程序；有可能須要用到ramdisk

3) 以只讀的方式掛載根文件系統

4) 運行用戶空間的第一個應用程序 /sbin/init

Step4.init程序的類型

CentOS 5及以前，SysV Init - Classic Init；配置文件：/etc/inittab只有這一個

CentOS 6 ：upstart init 配置文件：有/etc/inittab 但幾乎被廢棄！惟一的功能是設置啓動級別，會在後面說到，其他的配置文件都在 /etc/init/*.conf

CentOS 7 : 徹底廢棄了inittab文件，但依然存在，只是簡單說明了CentOS 7已經不使用這個文件而是使用全新的Systemd方式；其配置文件/usr/lib/systemd/system/*

/etc/systemd/system/*

第二部分是用戶空間的開啓：

kernel加載了第一個程序Init程序後，轉入後臺，init進程接管進程管理的任務

Step1：設置系統的運行級別--runlevel

表示process的action要在哪一個級別下運行，該段中能夠定義多個運行級別，

0：表示關機

1：表示單用戶模式，在這個模式中，用戶登陸不須要密碼，默認網卡驅動是不被加載，一些服務不能用2：表示多用戶模式，NFS服務不開啓

3，表示命令行模式

4，這個模式保留未用

5，表示圖形用戶模式

6，表示重啓系統

其中經常使用的是3和5，0和6慎用，1的單用戶模式是個對系統來講及其危險的模式，因此也只有在像root用戶密碼忘記後使用該模式；

centos 5 –/etc/inittab內容示例：

            id:3:initdefault:                     # 定義默認運行級別

            si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit   # 系統初始化腳本

            l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0        #  對應不一樣運行級別的啓動腳本

            l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1…

            l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6

            ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now  #定義快捷鍵操做

            # 按下快捷鍵3秒後重啓系統

CentOS6中，已經再也不定義其餘內容，進有默認開機啓動流程，轉用下列腳原本完成原有執行操做

Step2：執行/etc/rc.d/rc.sysinit腳本，實施系統初始化；

 /etc/rc.d/rc.sysinit: 在全部運行級別下，init 依賴/rc.sysinit 進行系統初始化

做用：

 (1) 設置主機名

 (2) 設置歡迎信息

 (3) 激活udev和selinux

 (4) 掛載/etc/fstab文件中定義的文件系統

 (5) 檢測根文件系統，並以讀寫方式從新掛載根文件系統

 (6) 設置系統時鐘

 (7) 激活swap設備

 (8) 根據/etc/sysctl.conf文件設置內核參數

 (9) 激活lvm及software raid設備

 (10) 加載額外設備的驅動程序

 (11) 清理操做

Step3.rc 腳本--對應/etc/rc.d/rc$runlevel.d/目錄下的全部服務的連接--全部以K開頭的服務停掉，S開頭的服務開啓

說明： rc$runlevel.d –> 意味着讀取/etc/rc.d/rc#.d/下腳本 

 (目錄下所有文件均爲軟連接，源爲init.d下的對應腳本)

 K*: K##*： ##運行次序；數字越小，越先運行；數字越小的服務，一般爲依賴到別的服務

S*: S##*： ##運行次序；數字越小，越先運行；數字越小的服務，一般爲被依賴到的服務

Step4.使用mingetty命令調用login程序，爲用戶打印登錄提示符；