centos系統啟動流程

来源:https://www.cnblogs.com/xiaoshiwang/archive/2020/02/21/12343134.html
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linux內核特點： 支持模塊化：模塊文件的名字以.ko（kernel object）結尾 支持內核運行時，動態載入和卸載模塊文件。 linux內核組成部分： 核心文件：/boot/vmlinuz VERSION release 模塊文件：/lib/modules/VERSION release 如 ...


linux內核特點：

  • 支持模塊化：模塊文件的名字以.ko（kernel object）結尾
  • 支持內核運行時，動態載入和卸載模塊文件。

linux內核組成部分：

  • 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 ([email protected]) #1 S, RO-rootFS, swap_dev 0x6, Normal VGA

  • 模塊文件：/lib/modules/VERSION-release

    如果按照了多個內核版本，則/lib/modules下，有多個目錄

    # 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目錄下的文件：

    # 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目錄

    # ls /lib/modules/3.10.0-957.el7.x86_64/kernel/
arch  crypto  drivers  fs  kernel  lib  mm  net  sound  virt

    arch：平臺特有；crypto：加密/解密；drivers:驅動管理；mm：記憶體管理。fs：文件系統；net：網路管理；sound：音效卡驅動

  • ramdisk：

    ramdisk的由來：操作系統不知道用戶的電腦上的磁碟設備是什麼型號的，訪問特定磁碟是要使用特定的磁碟驅動程式的，所以操作系統可能就要把市面上主流的磁碟驅動程式都準備好，放入安裝盤中，這樣一來安裝盤太臃腫。為瞭解決這個問題，操作系統不准備任何磁碟驅動程式，而是在安裝操作系統的過程中，掃描用戶的硬體，根據硬體自動生成磁碟驅動程式，並把這個驅動程式存放入磁碟中。

    開機後，內核被裝載到記憶體後，就要去從磁碟找根文件系統。內核要想訪問磁碟，必須需要訪問磁碟的驅動程式，可是磁碟的驅動程式又在根文件系統里，所以內核就無法找到磁碟的驅動程式，也就無法訪問磁碟。所以需要一個臨時的根文件系統，在裡面放磁碟的驅動程式。這個臨時的驅動程式和根文件系統，是在安裝操作系統時，由安裝程式掃描機器的硬體後，根據硬體的型號自動生成的。有了這個東西後，內核就先把一段記憶體模擬成磁碟，把這個東西放到記憶體中，從它的裡面取得到磁碟驅動，然後使用好不容易得到的驅動程式，去訪問真的磁碟，得到真的根文件系統。然後真的根文件系統，取代這個東西。

    這個東西叫：ramdisk。

    我們使用free命令,可以看到buff和cache。為什麼有buff和cache呢？因為磁碟IO太慢，所以把經常訪問的磁碟上的數據，載入記憶體的buff和cache區域。

    # free
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:        3880164      459420     2525300       12596      895444     3076684
Swap:       4063228           0     4063228

    centos5：/boot/initrd-VERSION-release.img

    由於是用記憶體模擬磁碟，所以記憶體又使用buff和cache機制，緩存了磁碟的內容，造成了雙重buff和cache。

    centos6,7：/boot/initramfsVERSION-release.img

    為了防止雙重buffer和cache，centos6和7使用ramfs，ramfs是文件系統，就防止了雙重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的做成工具程式：

    • centos5：mkinitrd
    • centos6，7：dracut。為了相容centos5，也可以使用mkinitrd

centos5系統啟動流程

前提pc主機，MBR架構

  • 第一步：post（power on system test）加電自檢。

    pc機的主板上有個rom晶元（CMOS），加電後，cpu去找這個raw，然後讀取裡面的指令，檢測機器上是否有：記憶體，硬碟，顯示設備等。

    CMOS里有個bios（basic input output system）程式

  • 第二步：boot sequence（bios里設置是用光碟啟動，還是硬碟啟動等）

    按次序查找引導設備，第一個有引導程式（bootloader）的設備即為本次啟動要用到的設備。

    bootloader：引導程式

    • 功能：

      • 提供一個可以讓用戶選擇的菜單，上面寫著，可以選擇運行的內核列表
      • 把用戶選定的內核程式從磁碟載入到記憶體的特定空間中，然後解壓，展開，此後，內核就開始真正運行起來了，然後bootloader退出，由內核接管一切。

      註意：由於bootloader僅有446位元組，它無法讀取LVM，軟RAID的邏輯分區，只能讀取物理分區，所以內核程式只能存放在物理分區上。

    • 種類：

      • LILO：linux loader。它有個致命弱點，如果內核在磁碟的1024以後的柱面上存儲著的話，它無法載入內核。安卓手機用的是LILO。

      • GRUB：Grand Uniform Bootloader

        centos5，6用的版本是：grub 0.x（別名：grub legacy）

        cengtos7用的版本是：grub 1.x（別名：grub2）

    bootloader程式放在哪裡了？

    如果是MBR架構，則放在了在0號track（磁軌），0號sector（扇區）里 的前446bytes 。

    由於只有446位元組，空間太小了，能寫的程式實在有限，所以linux使用GRUB機制。

    GRUB機制：不讓bootloader直接載入內核，而是讓bootloader載入磁碟上的另外一個程式/boot/grub。由於/boot/grub是放在磁碟上的，所以突破了446位元組的約束。

    • 第一階段：bootloader載入/boot/grub程式
    • 第1.5階段：filesystem driver？
    • 第二階段：/boot/grub程式載入內核。

  • 第三步：kernel自身初始化

    • 探測所以硬體設備

    • 為了載入磁碟上的根文件系統，所以先載入ramdisk上的文件系統，找到裡面的磁碟驅動程式。

      註意：也有可能不使用ramdisk。當自己在自己的機器上編譯內核時，編譯程式就探測到了本地磁碟類型，所以在編譯的時候，就可以把磁碟的驅動，編譯到內核里，所以內核就不需要再去找ramdisk了。

    • 使用磁碟驅動，以只讀方式，載入根文件系統。只讀的目的：防止內核有bug，把根文件系統裡面的東西刪除了。沒問題後，再改為讀寫方式。

    • 運行用戶空間的第一個應用程式：/sbin/init

      centos5之前的init程式：SysV init

      ​ 使用的配置文件：/etc/inittab

      centos6的init程式：Upstart

      ​ 使用的配置文件：/etc/init/*.conf

      centos7的init程式：Systemd

      ​ 使用的配置文件: /usr/lib/systemd/system目錄下的文件，和/etc/systemd/system目錄下的文件

  • 第四步：/sbin/init會啟動/sbin/mingetty程式，顯示可以登錄的文本界面。

Linux的運行級別

為了系統的維護等目的設定了7個級別（0~6）

  • 級別0：關機 shutdown
  • 級別1：單用戶模式（single user），以root用戶登錄，無需輸入root密碼。root密碼忘記了，使用級別1。輸入維護模式。
  • 級別2：多用戶模式（multi user），會啟動網路功能，但不會啟動NFS。屬於維護模式。
  • 級別3：多用戶模式（multi user），完全功能模式，但不啟動圖形界面。
  • 級別4：預留級別，沒有被使用，但習慣以同3級別功能使用。
  • 級別5：多用戶模式（multi user），完全功能模式，開機自動啟動圖形界面。
  • 級別6：重啟 reboot

預設級別是3或5，server用級別3；個人主機用級別5.

切換級別的命令：init 級別

查看當前的級別：who -r或者runlevel

run命令的結果里的N：上一次的級別。由於沒切換過級別，所以上一次就是N。

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

init程式的配置文件說明

1，centos5，6：/etc/inittab

每行定義一種action，以及與之對應的process

每一行的格式：id:runlevel:action:process

id:標識

runlevel：運行級別

action：指明啟動process的條件

  • wait：當運行級別切換至此行的級別時，執行一次process
  • respawn：一旦此行的process終止，就自動重新啟動它
  • initdefault：設定系統開機時預設的運行級別，所以此行的process省略
  • sysinit：設定系統初始化的方式，所以runlevel省略，process一般為/etc/rc.d/rc.sysinit腳本

process：程式

例子：

  • id01:3:initdefault:

    系統開機時，以級別3運行。

  • id02::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

    不管以哪個級別運行，都使用/etc/rc.d/rc.sysinit腳本完成系統初始化。

  • id03:3:wait:/etc/rc.d/rc 0

    當切換到級別3後，運行腳本：/etc/rc.d/rc 0一次。

腳本/etc/rc.d/rc的作用：當切換運行級別時，定義先kill哪些進程，然後再啟動哪些進程。

  • 腳本參數：運行級別

解釋腳本/etc/rc.d/rc之前，先看看目錄/etc/rc.d/下的構成。

下麵有rc0.d，rc1.d，rc2.d，rc3.d，rc4.d，rc5.d，rc6.d目錄

# 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的腳本內容摘要：

變數$runlevel，就是執行此腳本時，傳進來的參數，也就是運行級別。

# 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

所以當運行/etc/rc.d/rc 3的時候，實際運行的腳本的就/etc/rc3.d/目錄下的：K*和S*的所有腳本。

查看一下ls /etc/rc.d/rc3.d的目錄，發現都是符號鏈接文件，指向的是/etc/init.d目錄下的相應的腳本。其他的rc1.d等目錄下也都是符號鏈接，而且指向的也是/etc/init.d目錄下的相應的腳本。所有不管傳的運行級別參數是什麼，實際運行的腳本都是/etc/init.d下的相應的腳本。

# 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

那麼，為什麼弄出這麼多符號鏈接呢？

觀察這些符號鏈接，發現：K和S的後面都有2位數字。

這2位數字是為了排序用的，/etc/rc.d/rc腳本的for i in /etc/rc$runlevel.d/K* ; do語句，就把以K後S開頭的按後面的數字排序了。

  • K##：要被結束的進程。##數字越小，先被結束。所以不被別的進程依賴的進程，數字小。
  • S##：要被啟動的進程。##數字越小，先被啟動。所以被別的進程依賴的進程，數字小。

啟動服務時，都是使用service 服務程式名 start，其實service命令，調用的是就是/etc/init.d目錄下的腳本，所以直接運行腳本和使用service命令的效果是一樣的，試驗如下：

# /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  ]

當想讓某個服務進程開機就自動運行的話，在目錄/etc/init.d下創建自己的腳本文件：

#!/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 2
fi

註意：chkconfig: 2345 90 60

2345：級別

90：啟動優先順序

60：終止優先順序

有個命令chkconfig可以幫助我們，在rc0.d,rc1.d,rc2.d,rc3.d,rc4.d,rc5.d,rc6.d目錄下自動創建符號鏈接，符號鏈接的名字：S90mySer.sh和K60mySer.sh。但不是在所以目錄都創建，根據寫的級別創建，這裡寫的是2345，所以在rc2.d,rc3.d,rc4.d,rc5.d目錄下創建S90mySer.sh和K60mySer.sh

雖然【# chkconfig: 2345 90 60】是註釋，但必須有這行。否則，執行chkconfig命令出下麵的錯誤：

# chkconfig mySer.sh on
service mySer.sh does not support chkconfig

使用chkconfig mySer.sh on就是在2345目錄下創建S90mySer.sh文件

使用chkconfig mySer.sh off就是在2345目錄下創建K90mySer.sh文件

# chkconfig mySer.sh on
# ls /etc/rc.d/rc0.d/ | grep mySer
# ls /etc/rc.d/rc1.d/ | grep mySer
# ls /etc/rc.d/rc2.d/ | grep mySer
S90mySer.sh
# ls /etc/rc.d/rc3.d/ | grep mySer
S90mySer.sh
# ls /etc/rc.d/rc4.d/ | grep mySer
S90mySer.sh
# ls /etc/rc.d/rc5.d/ | grep mySer
S90mySer.sh
# ls /etc/rc.d/rc6.d/ | grep mySer
# chkconfig mySer.sh off
# ls /etc/rc.d/rc0.d/ | grep mySer
# ls /etc/rc.d/rc1.d/ | grep mySer
# ls /etc/rc.d/rc2.d/ | grep mySer
K60mySer.sh
# ls /etc/rc.d/rc3.d/ | grep mySer
K60mySer.sh
# ls /etc/rc.d/rc4.d/ | grep mySer
K60mySer.sh
# ls /etc/rc.d/rc5.d/ | grep mySer
K60mySer.sh
# ls /etc/rc.d/rc6.d/ | grep mySer

有了這些鏈接文件後，就可以使用service命令，來啟動我們的服務了。

# 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選項：

  • 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

  • 指定運行級別：--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

當只是單純開機運行某個進程，而不需要額外的腳本的話，直接修改/etc/rc.d/rc.local文件即可。

下麵添加了touch /tmp/welcome，所以開機後，就會創建這個文件；

添加了/usr/sbin/httpd，所以開機後，就會啟動httpd進程。

#!/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

為什麼編輯/etc/rc.d/rc.local文件就好用呢？

因為這個文件被rc2.d，rc3.d，rc4.d，rc5.d目錄里的最後一個文件S99local鏈接了

# 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

系統初始化腳本/etc/rc.d/rc.sysinit的作用：

  • 設置主機名
  • 設置歡迎信息
  • 激活udev（創建設備文件用的）和selinux
  • 掛載/etc/fstab文件中定義的所以文件系統

  • 檢測根文件系統，沒有問題後，以讀寫方式重新掛載根文件系統。

  • 讀取硬體時鐘，設置系統時鐘
  • 讀取配置文件/etc/sysctl.conf里的內核參數，修改內核的行為。
  • 激活lvm及軟raid設備
  • 激活swap設備
  • 從根文件系統，載入硬體的驅動程式

  • 清理操作

總結：/sbin/init的啟動流程

1，通過讀取配置文件/etc/inittab，獲得運行級別

2，執行腳本/etc/rc.d/rc.sysinit，完成系統初始化

3，根據取得的運行級別，先停止這個級別不需要運行的進程（K##），再啟動這個級別需要運行的進程（S##）

4，設置登錄終端。如果是級別3則登錄終端是文本界面

5，如果是級別5，則需要啟動圖形界面服務，顯示圖形登錄界面；

centos6系統啟動流程

基本和centos5相同，只列出不同點

1，init程式：upstart，但依然為/sbin/init。其配置文件不是/etc/inittab了，而是/etc/init/*.conf。但/etc/inittab里也有用，只放預設運行級別一行（id:3:initdefault:）。

2，系統初始化腳本是/etc/init/rcS.conf，但裡面運行的是/etc/rc.d/rc.sysinit

3，腳本/etc/init/rc.conf裡面，調用/etc/rc.d/rc $RUNLEVEL

centos7系統啟動流程

啟動流程是一樣的，實現的細節不一樣。

相容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沒有了運行級別的概念，改用target概念

  • graphical.target對應運行級別5
  • multi-user.target對應運行級別3

systemctl get-default

# systemctl get-default
graphical.target

centos7的init程式：Systemd

​ 使用的配置文件: /usr/lib/systemd/system目錄下的文件，和/etc/systemd/system目錄下的文件

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  • C#設計模式學習筆記：(15)迭代器模式
    本筆記摘抄自：https://www.cnblogs.com/PatrickLiu/p/7903617.html，記錄一下學習過程以備後續查用。 一、引言 今天我們要講行為型設計模式的第三個模式--迭代器模式，先從名字上來看。迭代是遍歷的意思，迭代器可以理解為是遍歷某某的工具，遍歷什麼呢？在軟 件設 ...
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    安裝Debian的磨磨唧唧 唆使VMware罷工的微軟 這兩天心血來潮想折騰，拆了我親愛的Ubuntu、裝個Debian 不過因為加入了~~微軟的insider版本~~ 就很尷尬的發現當我打開我的VMware workstation pro 15的時候 看臉 綠屏 TAT， 綠屏 你懂吧Orz 每每 ...
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