我们在使用Linux操作系统的时候,我们只需按下电源键,等待,然后输入账户和密码就可以使用Linux操作系统了。那么在按下电源到输入账号和密码之前,操作系统都做了些什么?下面就来讲述在这段时间发生的动作。
下面以CentOS6系列为例来讲解Linux的启动流程。
一、Linux启动流程详解
下图就是启动流程的大致过程:
二、POST加电自检
POST(PowerOnSelfTest)首先对每一个设备进行检查。完成后会寻找存有引导记录的设备,找到后读入操作系统引导记录,然后将系统控制权交给引导记录,并由引导记录来完成系统的顺利启动。
三、MBR引导
MBR(Master Boot Record) MBR记录一般是在磁盘 0 磁道 1 扇区,共512个字节。前446个字节是BootLoder,后 4*16 的 64 个字节是存放分区信息的,最后 2 个字节是校验信息,一般是 55AA。
四、GRUB(GRand Unified Bootloader)、加载内核
就是MBR中的前 446 个字节,是BooTLoader的一种,它的作用是要选择要启动的内核。
1、GRUB程序的组成:
主要是由device.map,menulst,stage1,stage2,以及一系列的stage1_5组成。对于这些部分我的理解是这样:
device.map:存放的是内核文件的根分区
menu.lst:是grub.conf的链接文件,但是这个名字我觉得更与它的功能接近,就是菜单列表。文件里设置了可以选择的内核菜单。存放于stage2中。
stage:用于grub引导程序过大,所以分2段引导,第一段存放在MBR中,第二段存放于内核文件系统中,第一段引导完成后可以找到第二段。 但是,第二段是存放于内核文件系统中的,此时还没有格式化文件系统,如何可以访问到第二段的 menu.lst 呢??就需要借助于中间层 stage1_5,有它来协助 stage1 段来访问 stage2 段。stage1_5通常位于 stage1 字段后的 63 个扇区。 由于stage2 在内存中存放可以使用的文件系统不确定,所以这就是有多个 stage1_5 的原因了。
2、grub.conf 文件参数意义
default=1 # 默认启动的内核title, 0 表示是第一个 timeout=5 # 默认等待时间 splashp_w_picpath=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz # 指定菜单的背景图片的路径。为xpm格式,采用gzip压缩,只能为14bits色 hiddenmenu # 隐藏菜单 title CentOS (2.6.32-358.el6.x86_64) # 标题名,用户可自定义 root (hd0,0) # 指定 grub 的根位置 # 指定 kernel 文件的位置,还要指出 root(系统启动后) 的位置,挂载方式 ro,这项很关键。 # 加载后会启动 init 进程。 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 # 在内核启动过程中装载根文件系统时有用 initrd /initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.imginitramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img 的本质是????
# initramfs 是以 gzip 压缩的 cpio 格式的文件。内核启动时将他作为一个临时的根文件系统。 # grub 的 stage2 将initrd加载到内存里,让后将其中的内容释放到内容中, # 内核便去执行init脚本,这时内核将控制权交给了init文件处理。 # init 它也主要是加载各种存储介质相关的设备驱动程序。当所需的驱动程序加载完后, # 会创建一个根设备,然后将根文件系统rootfs以只读的方式挂载。 # 这一步结束后,释放未使用的内存,转换到真正的根文件系统上面去,同时运行/sbin/init程序, # 执行系统的1号进程。此后系统的控制权就全权交给/sbin/init进程了。 如何制作 initramfs 呢?
3、grub的功能
1)提供菜单,并提供交互式接口
e: 进入编辑模式
2)选择要启动的内核或系统
允许传递引导参数给内核
选择界面可隐藏
# 可以自启动是通过 grub 像内核传递参数。 # 应用之一是:修改 root 密码(忘记密码),使用 e 选项,传递单用户指令。3)为编辑功能提供保护机制
启用内核文件
选择运行指定的内核得先输入密码
传递参数
使用e命令得先输入密码
[root@server root]# grub-md5-crypt Password: Retype password: $1$Mp7Rp1$l2wzOILNUqpUhAR7zXvQb0 # 上面是生成的加密字符串 # 然后将信息加入到 grub.conf 文件中,格式如下: password --md5 $1$Mp7Rp1$l2wzOILNUqpUhAR7zXvQb0 # 当然加入 grub.conf 文件的位置不同,加密效果也不一样。 # 加入到 title 之前的话,会加密整个菜单。 # 加入到 title 指内的话,会加密对应的操作系统的入口。4、安装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
在这里我们自制一个精简grub,当然启动的时候只启动一个bash就可以。示例是在 VMware 虚拟机下完成的。
第一步:准备好块新磁盘,分 2 个区出来
第二步:模拟启动时的boot目录,和根目录,并挂载。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
拷贝内核文件和 initramfs 文件到 /mnt/boot 目录下,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: 生成根文件系统
第五步:拷贝使用命令和库到对应根目录下
将刚才的磁盘镜像作为另一个虚拟机的启动盘。
五、启动 init 进程
init 进程是系统启动的第一个进程。其他进程都是有此进程控制fork出来的,也就是说,init是其他进程的“祖先”,PID=1。当然,PID=0进程我们称为空闲进程是属于内核的。
init启动后所做的事情:
1、读取/etc/inittab来读取默认级别 假设:读取到的默认级别是 3
/etc/init/*.conf
# 启动级别:(runlevel) # 0:关机 # 1:单用户模式 # 2:多用户模式,不支持 NFS 功能 # 3:完全多用户模式,支持文本接口 # 4:预留模式 # 5:完全多用户模式,支持图形模式 # 6:关机 # /etc/inittab文件格式如下,这是遵循了CentOS5的风格。 id:3:initdefault:2、执行初始化系统脚本 /etc/rc.d/rc.sysinit 来初始化脚本
这个大家有机会可以读读,脚本主要的作用如下:
3、然后执行 /etc/rc.d/rc 脚本
此脚本运行的时候此脚本的时候,会读取/etc/rc.d/rc3.d/下的所有脚本,来控制系统启动的时候启动或者关闭那些服务。
# 这里面的脚本大致分为 2 类,以 S 开头的和以 K 开头的脚本。 # S 代表开机时启动的,K 表示开机时不启动。 # 每个文件的命名格式,例如:S01sysstat S 开机启动 01 启动次序 sysstat 启动脚本名 # 启动的定义是在每个脚本中定义的:例如 # # chkconfig: - 85 15 # 默认级别 启动次序 不启动次序 这些脚本是否开机自启动,可由 chkconfig 命令来管理。
4、执行/etc/rc.d/rc.local脚本,此脚本是启动过程中最后启动的一个脚本。
最后会执行 /bin/login 登录用户。至此系统启动过程完成。