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解析 Linux 操作系统启动流程(CentOS 6)

加电自检(POST)

加电自检(power-on-self-test)用来检查各硬件是否正常工作,如 cpu、内存、显卡、硬盘、键盘等。加电自检的过程是通过主板上的 ROM 芯片(CMOS)所定义的程序来实现的,CMOS 可以做一些设定,是通过基本输入输出系统(BIOS)实现的,如选择计算机由哪块设备进行引导。

引导加载次序(BOOT Sequence)

按 BIOS 设定的引导次序依次加载设备,第一个发现有引导程序的设备即为本次启动的设备,没有 boot loader 无法引导,会跳过设备。

Boot Loader 用于查找操作系统所在的磁盘分区,并把内核解压并加载到内存的指定空间中,最后将控制权转交给内核。对于硬盘来说,Boot Loader 就在硬盘的 MBR中,MBR 中前446字节存放 bootloader,64字节磁盘分区表和2字节标记符。

Linux 有两种引导加载器,早起使用的是 LILO(Linux Loader),目前在桌面和服务器上使用的是 GRUB(Grand Unified Boot Loader),它支持启动 Windows、Linux、Unix。

GRUB 有两个版本:Grub Legacy 和 Grub2,第二个版本是完全重写的,在 CentOS5 和 CentOS6 使用的第一代 grub,CentOS7 使用的 grub2 。

GRUB 运行有两个阶段,第一阶段是运行 MBR 中的 Boot Loader,目的是找到存放于硬盘中的,用于运行第二阶段的程序。第二阶段运行存放在硬盘上某个分区上的程序。如果第二块硬盘有分区,那么 grub 就必须要识别文件系统才能继续运行,所以在第一阶段和第二阶段之间就要运行第1.5阶段。

在硬盘上/boot/grub 中有各种文件可以用于 grub 驱动文件系统,但1.5阶段需要的文件也在硬盘上,实际上在系统安装时,分区的文件系统就已经确定了,所以需要/boot/grub 的某个文件就在第一阶段的 mbr 中的某一段位置上了。

内核初始化

内核探测各种可识别到硬件并加载(可能借助于 rmdisk)硬件驱动程序,以只读方式挂载根文件系统。

关于Linux的设备驱动程序的加载,有一部分驱动程序直接被编译进内核镜像中,另一部分驱动程序则是以模块的形式放在initrd(ramdisk)中,加载根文件系统

以只读方式挂载根文件系统是因为 fsck 可以安全的对根文件系统做检查。

init 初始化

内核初始化后,后续进行的是用户空间的初始化,如何初始化由 init 的配置文件决定。

在 CentOS5中,init 使用的 SysV,init 的配置文件在/etc/inittab 中;

在 CentOS6中,使用的是 upstart,init 配置文件在/etc/inittab 和 /etc/init/*.conf 中;

在 CentOS7中,使用的是 systemd,init 的配置文件在/usr/lib/systemd/system和/etc/systemd/system 中。系统

运行级别

系统运行级别是为了系统的运行或维护等应用目的而设定的,一般分为0-6七个级别,默认级别为3或5。

运行级别的改变都是通过 init 应用程序进行的,切换级别使用 "init 级别数字",查看级别使用 "runlevel" 或 "who -r"

这7个级别分别是:

级别

说明

0

关机

1

单用户模式 维护模式 以root 用户登录,无需密码

2

单用户模式 维护模式 启用网络功能,不启用网络文件系统(NFS)

3

多用户模式 正常模式 文本界面

4

预留级别,同级别3

5

多用户模式 正常模式 图形界面

6

重启

第一个进程/sbin/init 会读取配置文件/etc/inittab文件,确定系统默认在什么模式下启动系统

启动系统的第一个脚本

系统初始化脚本:/etc/rc.d/rc.sysinit,此脚本主要完成的内容:

  1. 设置主机名
  2. 挂载/etc/fstab 文件中定义的文件系统
  3. 检测根文件系统,并以读写方式重新挂载根文件系统
  4. 设置欢迎信息
  5. 激活 udev 和 selinux
  6. 设置系统时钟
  7. 激活 swap 设备
  8. 根据/etc/sysctl.conf 文件设置内核参数
  9. 激活 lvm 及 software raid 设备
  10. 加载额外设备的驱动程序
  11. 清理操作

根据系统启动的模式读取用户的服务文件

读取/etc/rc.d/rd#.d/目录中的文件来关闭或开启相应服务。

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