Linux系统的启动流程

发表于 | 更新于: | 分类于

GO

1. Linux系统的启动流程

了解系统的启动流程，能够让我们在Linux系统在启动过程中遇到故障时，可以很快速地找到是在哪一步遇到了问题，这样我们就可以针对性地去排查故障。（以CentOS6系统为例说明）

1.1. 第一阶段：硬件引导启动

  1. 首先是BIOS加电自检，BIOS寻找启动介质，是硬盘还是光盘或者是其他启动介质。
  2. 找到启动介质后，在该介质中找到MBR。
    • MBR是启动介质（比如硬盘）的第一个分区的第一个扇区，大小为512字节。
    • 其中前面的446字节是bootloader（CentOS安装的时候会在这里安装一个grub程序），紧接着64字节是分区表，最后面2字节是用来校验的，我们把它叫做55AA。

1.2. 第二阶段：grub启动引导程序

  1. 找到了MBR，就找到了grub，它就是一个引导程序，它会引导我们想启动的系统。（grub的配置文件是 /boot/grub/grub.conf，与/etc/grub.conf是软链接）
  2. grub引导分为两个阶段：执行stage1和stage2。
    • stage1是直接放在MBR中的，也就是前面446字节里面。
    • stage2比较大，所以被放在了文件系统里。
    • 对于目前较新的文献系统（如ext4）来说，stage2是不能识别到的，所以在执行完stage1后，需要借助于一个中间桥梁stage1_5来识别stage2所在的文件系统，然后再执行stage2。
    • 执行完stage2后，它就会去解析grub的配置文件 /boot/grub/grub.conf，在该配置文件中它又找到了内核和内核映像（initrd）的位置。

1.3. 第三阶段：内核引导

  1. 内核和内核映像（initrd）找到了，所以内核接管掌控权
  2. 按理说内核能够识别到几乎所有的硬件设备，但实际上内核的身材是非常小的，它只含有最基本的硬件驱动，而其它的常见硬件驱动是放在 initrd 中的。
  3. 所以这个阶段，initrd先释放到内存中，临时构成一个只读的文件系统，在这个只读的文件系统中，内核去执行临时文件系统里面的init进程，目的是加载各种硬件的驱动。
  4. 当所需的驱动加载完后，内核才挂载真正的根文件系统，内核把控制权交给了/sbin/init进程。

1.4. 第四阶段：系统初始化阶段

/sbin/init 进程是系统其它所有进程的父进程，当它接管了系统的控制权后，首先会去读取/etc/inittab配置文件来执行相应的脚本进行系统初始化，如设置键盘、字体，装载模块，设置网络等。主要包括以下工作：

  1. 执行系统初始化脚本（/etc/rc.d/rc.sysinit），对系统进行基本的配置，以读写方式挂载根文件系统及其它文件系统，到此系统算是基本运行起来了，后面需要进行运行级别的确定及相应服务的启动。rc.sysinit所做的事情（不同的Linux发行版，该文件可能有些差异）如下：
    • 获取网络环境与主机类型。首先会读取网络环境配置文件（/etc/sysconfig/network），获取主机名与默认网关等网络环境。
    • 测试与载入内存设备 /proc、 /sys 及 usb设备。除了/proc 外，系统会主动检测是否有usb设备，并主动加载usb驱动，尝试载入usb文件系统。
    • 决定是否启动SELinux。
    • 接口设备的检测与即插即用（PNP）参数的测试。
    • 用户自定义模块的加载。用户可以在 /etc/syscongfig/*.modules 加入自定义的模块，此时它会加载到系统中。
    • 加载核心的相关设置。按 /etc/sysctl.conf 这个配置文件的设置值配置功能。
    • 设置系统时间（clock）。
    • 设置终端的控制台字形。
    • 设置 raid 及 LVM 等硬盘功能。
    • 检验磁盘文件系统。
    • 进行磁盘配额 quota 的转换。
    • 重新以读取模式载入系统磁盘。
    • 启动 quota 功能。
    • 启动系统随机数设备（产生随机数功能）。
    • 清除启动过程中的临时文件。
    • 将启动信息加载到 /var/log/dmesg 日志文件中。
    • ==》当 /etc/rc.d/rc.sysinit 执行完后，系统就可以顺利工作了，只是还需要启动系统所需要的各种服务，这样主机才可以提供相关的网络和主机功能，因此会执行下面的脚本。
  2. 执行 /etc/rc.d/rc 脚本。
    • 该文件定义了服务启动的顺序是先K后S，而具体的每个运行级别的服务状态是放在 /etc/rc.d/rc*.d（*代表启动级别0~6）目录下，所有的文件均是指向/etc/init.d下相应文件的软链接。
    • rc.sysinit 通过分析 /etc/inittab 文件来确定系统的启动级别，然后才去执行 /etc/rc.d/rc*.d 下的文件。
    • 注意：也就是说，/etc/目录下的 init.d、rc、rc*.d、rc.local和rc.sysinit 均是指向 /etc/rc.d 目录下相应文件和目录的软链接。我们以启动级别3为例来简要说一下：
      • /etc/rc.d/rc3.d目录下的内容都是以S或者K开头的软链接文件，它们都链接到/etc/rc.d/init.d目录下的各种shell脚本。
      • S表示启动时需 start 的服务内容，K表示关机时需关闭的服务内容。
      • /etc/rc.d/rc*.d 中的系统服务会在系统后台启动，如果要对某个运行级别中的服务进行更具体的定制，通过 chkconfig 命令来操作，或者通过 setup、ntsys、system-config-services 来进行定制。
      • 如果我们需要自己增加启动的内容，可以在init.d目录中增加相关的shell脚本，然后在rc*.d目录中建立指向该shell脚本的软链接文件即可。
      • 这些shell脚本的启动或结束顺序是由S或K字母后面的数字决定，数字越小的脚本越优先执行。例如：/etc/rc.d/rc3.d/S01sysstat 就比 /etc/rc.d/rc3.d/S99local 先执行。
  3. 执行用户自定义引导程序 /etc/rc.d/rc.local。
    • 其实当执行 /etc/rc.d/rc3.d/S99local时，它就是在执行/etc/rc.d/rc.local。前一个文件是后一个文件的软链接。
    • 一般来说，自定义的程序，只需要将命令放在rc.local里面就可以了，这个shell脚本就是保留给用户自定义启动内容的。
  4. 完成了系统所有的启动任务后，Linux会启动终端或X-Window来等待用户登陆。
    • tty1、tty2、tty3……这表示在运行等级1，2，3，4的时候，都会执行 /sbin/mingetty，而且执行了六个，所以Linux会有六个纯文本终端，mingetty就是启动终端的命令。
    • 除了这6个之外还会执行 /etc/X11/prefdm-nodaemon ，它主要启动X-Window。
    • 至此，系统就完全启动完毕了。

2. 系统启动流程的示意图

- Linux系统启动流程简图

Linux启动流程简图

- Linux系统启动流程详图

Linux启动流程详图

3. grub的配置文件

3.1. grub配置文件说明

grub的配置文件是 /etc/grub.conf，它的基本配置说明如下：

  • default=0（1，2……）表示默认启动那个选项，可自定义
  • timeout=5 表示等待几秒进入默认的选项，可自定义
  • title后面的内容表示每个选项的标题，也就是在开机时候的各个选项的名字，可自定义
  • 启动参数，最好不要改，改错了，就进不去系统了

3.2. grub加密

  1. 不加密密码的设置方式
  • 在/etc/grub.conf配置文件中的title那行的上面添加一行”password=密码”即可
  1. 加密密码的设置方式
  • grub-md5-crypt
  • grub-crypt --md5|--sha-256|--sha-512
  • 用以上的命令来获得加密的密码，然后将其复制到/etc/grub.conf文件中的”password –md5|–sha-256|–sha-512 加密的密码”即可
  • 说明：–md5|–sha-256|–sha-512 这三种只选一种即可

OK

0%