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linux的启动过程

发布时间: 2023-09-12 19:24:35

A. linux中启动进程的方法有哪些哪种更好用

Linux手工启动进程

手工启动进程指的是由用户输入命令直接启动一个进程,根据所启动的进程类型和性质不同,又细分为前台启动和后台启动两种。

前台启动进程

这是手工启动进程最常用的方式,因为当时输入一个命令并运行,就已经启动了一个进程,而且是一个前台的进程,此时系统其实已经处于一个多进程的状态,一个是shell进程,另一个是新启动的进程。

实际上,系统自动时就有许多进程悄悄地在后台运行,不过为了方便阅读,并没有将这些进程包括在内。

假如启动一个比较耗时的进程,然后再把该进程挂起,并使用ps命令查看,就会看到该进程在PS显示列表中。将进程挂起,指的是将前台运行的进程放到后台,并且暂停其运行。

后台启动进程

进程直接从后台运行,用的相对比较少,除非该进程非常耗时,且用户也不急着需要其运行结果的时候,例如,用户需要启动一个需要长时间运行的格式化文本文件的进程,为了不使整个shell在格式化过程中都处于被占用状态,从后台启动这个进程是比较明智的选择。

从后台启动进程,其实就是在命令结尾处添加一个&符号。输入命令并运行之后,shell会提供给我们一个数字,此数字就是该进程的进程号。然后直接就会出现提示符,用户就可以继续完成其他工作。

手工启动的2种方式,实际上它们有个共同的特点,就是新进程都是由当前shell这个进程产生的,换句话说,是shell创建了新进程,于是称这种关系为进程间的父子关系,其中shell是父进程,新进程是子进程。

且一个父进程可以有多个子进程,通常子进程结束后才能继续父进程;当然,如果是从后台启动,父进程就不用等待子进程了。

Linux调度启动进程

在Linux系统中,任务可以被配置在指定的时间、日期或者系统平均负载量低于指定值时自动启动。

例如,Linux预配置了重要系统任务的运行,以便可以使系统能够实时被更新,系统管理员也可以使用自动化的任务来定期对重要数据进行备份。

实现调度启动进程的方法有很多,比如通过crontab、cat等命令。

B. 怎样制作LINUX启动U盘

分类: 电脑/网络 >> 操作系统/系统故障
问题描述:

我有一个U盘,256M的,如和制作一个LINUX启动U盘??

解析:

U盘做Linux的启动盘

摘要

本文描述了如何在USB存储设备上建立Linux启动系统的过程。

首先让我们先了解一下LINUX下USB设备, Linux USB 驱动程序有三种不同的 USB 主控制器选项,这是因为在主板和 PCI 卡上有三种不同类型的 USB 芯片。"EHCI"驱动程序设计成为实现新的高速 USB 2.0 协议的芯片提供支持。"OHCI"驱动程序用来为非 PC 系统上的(以及带有 SiS 和 ALi 芯片组的 PC 主板上的)USB 芯片提供支持。"UHCI"驱动程序用来为大多数其它 PC 主板(包括 Intel 和 Via)上的 USB 实现提供支持。只需选择与希望启用的 USB 支持的类型对应的"?HCI"驱动程序即可。

启用了"USB support"和适当的"?HCI"USB 主控制器驱动程序后,使 USB 启动并运行只需再进行几个步骤。应该启用"Preliminary USB device filesystem",SCSI计算机标准接口,因为通常我们的USB存储设备,模拟为SCSI硬盘而进行访问

一、关于内核

u *** -storage模块包括在内核但是由于U盘的初始化过程比执行/ *** in/init慢,导致内核已经启动完成了,优盘还没有完成初始化工作,因此根文件系统没有加载,这时执行/ *** in/init命令肯定不成功。所以要对系统内核初始化代码作修改如下:

/init/do_mounts.c

……

* Allow the user to distinguish beeen failed open

* and bad superblock on root device.

*/

- printk ("VFS: Cannot open root device "%s" or %s",

+ printk ("VFS: Cannot open root device "%s" or %s,

retrying in 1 second.", root_device_name, kdevname (ROOT_DEV));

- printk ("Please append a correct "root=" boot option");

- panic("VFS: Unable to mount root fs on %s",

- kdevname(ROOT_DEV));

+ printk ("You may need to append a correct "root=" boot option");

+ printk ("or wait for the root device to bee ready.");

+

+ /* wait 1 second and try again,

+ * allowing time for hubs/devices to bee ready */

+ set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

+ schele_timeout(HZ);

+ goto retry;

}

panic("VFS: Unable to mount root fs on %s", kdevname(ROOT_DEV));

out:

……

按照需要重新编译内核。

您也可以在启动内核时加载initrd.img文件到内存中,等待3秒使优盘完成初始化工作,再执行/ *** in/init指令。

1、建立initrd.img文件

# mkdir -p /mnt/initrd

# cd /tmp

# mkinitrd /tmp/initrd.gz 2.4.20-u ***

2、解压initrd.img文件,修改启动脚本linuxrc

# gunzip initrd.gz

# mount -o loop /tmp/initrd /mnt/initrd

# cp / *** in/busybox /mnt/initrd/bin

# cd /mnt/initrd/bin

# ln -s busybox sleep

# vi /mnt/initrd/linuxrc

加入如下内容:

echo wait 3 seconds.....

/bin/sleep 3

3、重新生成initrd.img文件

由于缺省建立的initrd文件比较大(为4MB),为了加快优盘的启动,必须减小它。具体操作如下:

# mkdir -p /mnt/initr ***

# cd /tmp

# dd if =/dev/zero of= /tmp/initr *** bs=1M count=1

# mke2fs -m 0 initr ***

# mount -o loop /tmp/initr *** /mnt/initr ***

# cp -a /mnt/initrd/* /mnt/initr ***

# umount /mnt/initrd

# umount /mnt/initr ***

# cd /tmp

# gzip -9 initr ***

# cp initr *** .gz /boot/initrd-2.4.20-u *** .img

二、建立优盘启动配置与目录结构

(/dev, /proc, /bin, /etc, /lib, /usr, /tmp, /var)

1、将优盘分成两个分区

留给Linux分区容量大小完全取决于安装哪些系统维护工具,结果如下:

# fdisk -l /dev/sda

Disk /dev/sda: 16 heads, 63 sectors, 126 cylinders

Units = cylinders of 1008 * 512 bytes

Device Boot Start End Blocks Id System

/dev/sda1 1 102 51376+ 6 FAT16

/dev/sda2 103 126 12096 83 Linux

注意:如果需要使用优盘引导Windows 98,扇区大小必须设置为63个扇区,可以通过fdisk的x命令扩展修改heads、sectors和cylinders参数。最好还是利用U盘相应工具建立.

2、建立与生成ext2分区

# mke2fs -m 0 /dev/sda2

# mkdir -p /mnt/sda2

# mount /dev/sda2 /mnt/sda2

# cd /mnt/sda2

3、建立boot目录

将编译好的内核与initrd.img文件拷贝到boot目录、编译好的模块拷贝到lib/moles目录,以及将/boot/grub的文件拷贝到boot目录,编辑boot/grub/menu.lst文件,内容如下:

timeout 10

color 0x17 0x70

default 0

title Windows 98

rootnoverify (hd0,0)

makeactive

chainloader +1

title GNU/Linux Redhat 8.0 (2.4.20-u *** )

root (hd0,1)

kernel /boot/bzImage ro root=/dev/sda2

initrd /boot/ initrd.img 如果没有initrd.img,这句就不要了

安装grub,具体操作如下:

grub>; root (hd1,1)

grub>; setup (hd1)

4、建立bin目录

根据自工作的需要拷贝系统维护工具,如in *** od、fsck和mkdosfs等实用程序。

对于常用的工具,建议使用tinylogin tinylogin.busybox 或者busybox busybox,它们可以认您节约不省的空间.

另外,如果使用bash,还必须编辑与裁减/etc/termcap及如下文件:

/bin/bash

/etc/termcap

/usr/share/terminfo/l/linux

/usr/share/terminfo/k/klone+acs

/usr/share/terminfo/k/klone+color

/usr/share/terminfo/k/klone+sgr

5、建立dev proc usr *** in目录

使用cp -a命令拷贝常用的设备文件,包括console、tty1、tty2、tty3sda、sda1、sda2、hda、hdb和hda1等设备文件。如果您的内核使用Devfs, 只要建立这个目录即可.

建立proc usr *** in目录,你了可以ln –s bin *** in建立 *** in的连接.

6、建立lib目录

一定要注意使用ldd命令检查那些共享库文件,这些文件需要按照原来的路径拷贝到lib目录。

一般应有如下文件:

/lib:

–rwxr–xr–x 1 root root 45415 Nov 1 15:39 ld–2.0.7.so

lrwxrwxrwx 1 root root 11 Nov 1 15:39 ld–linux.so.2 –>;

ld–2.0.7.so

–rwxr–xr–x 1 root root 731548 Nov 1 15:39 libc–2.0.7.so

lrwxrwxrwx 1 root root 13 Nov 1 15:39 libc.so.6 –>;

libc–2.0.7.so

lrwxrwxrwx 1 root root 17 Nov 1 15:39 lib_err.so.2 –>;

lib_err.so.2.0

–rwxr–xr–x 1 root root 6209 Nov 1 15:39 lib_err.so.2.0

–rwxr–xr–x 1 root root 153881 Nov 1 15:39 libcrypt–2.0.7.so

lrwxrwxrwx 1 root root 17 Nov 1 15:39 libcrypt.so.1 –>;

libcrypt–2.0.7.so

–rwxr–xr–x 1 root root 12962 Nov 1 15:39 libdl–2.0.7.so

lrwxrwxrwx 1 root root 14 Nov 1 15:39 libdl.so.2 –>;

libdl–2.0.7.so

lrwxrwxrwx 1 root root 14 Nov 1 15:39 libpam.so.0 –>;

libpam.so.0.64

–rwxr–xr–x 1 root root 26906 Nov 1 15:39 libpam.so.0.64

lrwxrwxrwx 1 root root 19 Nov 1 15:39 libpam_misc.so.0 –>;

libpam_misc.so.0.64

–rwxr–xr–x 1 root root 7086 Nov 1 15:39 libpam_misc.so.0.64

–r–xr–xr–x 1 root root 35615 Nov 1 15:39 libproc.so.1.2.6

lrwxrwxrwx 1 root root 19 Nov 1 15:39 libtermcap.so.2 –>;

libtermcap.so.2.0.8

–rwxr–xr–x 1 root root 12041 Nov 1 15:39 libtermcap.so.2.0.8

–rwxr–xr–x 1 root root 12874 Nov 1 15:39 libutil–2.0.7.so

lrwxrwxrwx 1 root root 16 Nov 1 15:39 libutil.so.1 –>;

libutil–2.0.7.so

drwx––x––x 3 root root 1024 Nov 1 15:39 moles

drwx––x––x 2 root root 1024 Nov 1 15:39 security

/lib/moles:

drwx––x––x 4 root root 1024 Nov 1 15:39 2.0.35

/lib/moles/2.0.35:

drwx––x––x 2 root root 1024 Nov 1 15:39 block

drwx––x––x 2 root root 1024 Nov 1 15:39 cdrom

/lib/moles/2.0.35/block:

drwx–––––– 1 root root 7156 Nov 1 15:39 loop.o

/lib/moles/2.0.35/cdrom:

drwx–––––– 1 root root 24108 Nov 1 15:39 c31a.o

/lib/security:

–rwx––x––x 1 root root 8771 Nov 1 15:39 pam_permit.so

三、建立配置文件

1、编辑etc/init.d/rcS ?文件名决定于etc/inittab

内容如下:

#!/bin/sh

PATH=/ *** in:/bin

export PATH

mount -n -t proc none /proc

umount /initrd

mount -n -o remount,rw /

mount -n -o remount,rw -t proc none /proc

ifconfig lo 127.0.0.1

hostname U *** Boot

2、编辑etc/fstab文件

内容如下:

/dev/sda2 / ext2 defaults 1 1

none /proc proc defaults 0 0

3、建立etc/inittab文件,如果用busybox生成的init这个文件可以不要。

id:2:initdefault:

si::sysinit:/etc/rcS

1:2345:respawn:/ *** in/getty 9600 tty1

2:23:respawn:/ *** in/getty 9600 tty2

4、建立nsswitch.conf文件

passwd: files

shadow: files

group: files

hosts: files

services: files

neorks: files

protocols: files

rpc: files

ethers: files

masks: files

bootparams: files

automount: files

aliases: files

group: files

publickey: files

5、建立/etc/pam.conf文件

OTHER auth optional /lib/security/pam_permit.so

OTHER account optional /lib/security/pam_permit.so

OTHER password optional /lib/security/pam_permit.so

OTHER session optional /lib/security/pam_permit.so

C. LINUX操作系统的启动过程

一、启动内核
首先介绍启动内核部分。电脑启动时,BIOS装载MBR,然后从当前活动分区启动,LILO获得引
导过程的控制权后,会显示LILO提示符。此时如果用户不进行任何操作,LILO将在等待制定
时间后自动引导默认的操作系统,而如果在此期间按下TAB键,则可以看到一个可引导的操作
系统列表,选择相应的操作系统名称就能进入相应的操作系统。
当用户选择启动LINUX操作系统时,LILO就会根据事先设置好的信息从ROOT文件系统所在的分
区读取LINUX映象,然后装入内核映象并将控制权交给LINUX内核。LINUX内核获得控制权后,
以如下步骤继续引导系统:
1. LINUX内核一般是压缩保存的,因此,它首先要进行自身的解压缩。内核映象前面的一些
代码完成解压缩。
2. 如果系统中安装有可支持特殊文本模式的、且LINUX可识别的SVGA卡,LINUX会提示用户
选择适当的文本显示模式。但如果在内核的编译过程中预先设置了文本模式,则不会提示选
择显示模式。该显示模式可通过LILO或RDEV工具程序设置。
3. 内核接下来检测其他的硬件设备,例如硬盘、软盘和网卡等,并对相应的设备驱动程序
进行配置。这时,显示器上出现内核运行输出的一些硬件信息。
4. 接下来,内核装载ROOT文件系统。ROOT文件系统的位置可在编译内核时指定,也可通过
LILO或RDEV指定。文件系统的类型可自动检测。如果由于某些原因装载失败,则内核启动
失败,最终会终止系统。

二、执行init程序
其次介绍init程序,利用init程序可以方便地定制启动其间装入哪些程序。init的任务是
启动新进程和退出时重新启动其它进程。例如,在大多数Linux系统中,启动时最初装入
六个虚拟的控制台进程,退出控制台窗口时,进程死亡,然后init启动新的虚拟登录控制台,
因而总是提供六个虚拟登陆控控制台进程。
控制init程序操作的规则存放在文件/etc/inittab中。Red Hat Linux缺省的inittab文
件如下:
#
#inittab This file describes how the INIT process should set up the system in a certain
#run-level.
#
#
#Default runlevel.The runlevels used by RHS are:
#0-halt(Do NOT set initdefault to this)
#1-Single user mode
#2-Multiuser,without NFS(the same as 3,if you do not have networking)
#3-Full multiuser mode
#4-unused
#5-X11
#6-reboot(Do NOT set initdefault to this)
#
id:3:initdefault:

#system initialization
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
10:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
11:1:wait:/etc/rc.d/rc 1
12:2:wait:/etc/rc.d/rc 2
13:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
14:4:wait:/etc/rc.d/rc 4
15:5:wait:/etc/rc.d/rc 5
16:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
#Things to run in every runlevel
ud:once:/sbin/update

#Trap CTRL-ALT-DELETE
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

#When our UPS tells us power has failed,assume we have a few minutes of
power left.Schele a
#shutdown for 2 minutes from now.
#This does,of course,assume you have powered installed and your UPS
connected and working
#correctly.
pf::powerfail:/sbin/shutdown -f -h +2 "Power Restored;Shutdown Cancelled"

#Run gettys in standard runlevels
1:12345:respawn:/sbin/minggetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/minggetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/minggetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/minggetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/minggetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/minggetty tty6
#Run xdm in runlevel 5

x:5:respawn:/usr/bin/X11/xdm -nodaemon
Linux有个运行级系统,运行级是表示系统当前状态和init应运行哪个进程并保持在这种
系统状态中运行的数字。在inittab文件中,第一个项目指定启动时装入的缺省运行级。
上例中是个多用户控制台方式,运行级为3。然后,inittab文件中每个项目指定第二个
字段的项目用哪种运行级(每个字段用冒号分开)。因此,对运行级3,下列行是相关的:
13:3:wait:/etc/rc.d/rc 3
1:12345:respawn:/sbin/minggetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/minggetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/minggetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/minggetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/minggetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/minggetty tty6
最后六行建立Linux提供的六个虚拟控制台。第一行运行启动脚本/etc/rc.d/ rc 3;
这将运行目录/etc/
rc.d/rc3.d中包含的所有脚本,这些脚本表示系统初始化时要启动的程序。一般来说,
这些脚本不需要编辑或改变,是系统缺省的。

D. Linux( bootloader)启动操作系统过程

Linux Booting Process:
(1) BIOS
功能:执行计算机系统完整性检测;通电自检;搜索/加载/执行 boot loader程序。
一旦 boot loader 程序被探测到,并且加载到内存,BIOS会把控制权交给它。
(2) MBR
MBR位于引导盘(Bootable Disk)的第一个扇区(512B)。
通常是在 /dev/sda 或者 /dev/hda 。

注意:引导盘(bootable disk)和引导分区(bootable partition)的区别。

(3) GRUB
GRUB = Grand Unified Bootloader

如果在系统中安装有多个内核镜像,你可以选择某一个被执行。
GRUB展示了一个启动画面,等待几秒,如果你不输入任何字符,它将会按照grub配置文件的规定加载默认的内核镜像。

Grub配置文件在: /boot/grub/grub.conf
它包含了内核和initrd.img

(4) Kernal
(注意Kernal和kernel不一样)

Kernal按照grub.conf文件的规定,挂载根文件系统。
一旦kernal启动,它第一件事情就是执行:sbin/init 进程。

initrd是被kernel用做临时根文件系统,直到Kernal挂载了根文件系统。

(5) INIT(Initilization)

根据 /etc/inittab 文件决定Linux运行层级,运行级别决定了哪个初始化程序(Initial Programs)被加载到启动项。

(6) Run Level

根据你的运行级别的设定,操作系统会执行下来对应的文件夹下的程序:

Linux的7个运行级别(Run levels):

标准的Linux运行级别为3或者5,如果是3的话,系统就在多用户状态;如果是5的话,则是运行着XWindow系统。不同的运行级别有着不同的用处,也应该根据自己的不同清晰来设置。例如,如果丢失了root口令,那么可以让机器启动进入单用户模式来设置。

如果是使用S(Start)开头的程序,那么是用在启动的时候,
如果是使用K(Kill)开头的程序,那么是用在关机的时候。

E. linux启动过程步骤

这是一个非常复杂的过程,但是可以简单的概括为如下几个步骤,每一个步骤你可以构思一些巧妙的实现来加深体。

启动第一步--加载BIOS
当你打开计算机电源,计算机会首先加载BIOS信息,BIOS信息是如此的重要,以至于计算机必须在最开始就找到它。这是因为BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等。在此之后,计算机心里就有谱了,知道应该去读取哪个硬件设备了。

启动第二步--读取MBR
众所周知,硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR,也就是Master Boot Record,即主引导记录,它的大小是512字节,别看地方不大,可里面却存放了预启动信息、分区表信息。
系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后,就会将其复制到0x7c00地址所在的物理内存中。其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader,而具体到你的电脑,那就是lilo或者grub了。

启动第三步--Boot Loader
Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序,我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态,以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。
Boot Loader有若干种,其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。
我们以Grub为例来讲解吧,毕竟用lilo和spfdisk的人并不多。
系统读取内存中的grub配置信息(一般为menu.lst或grub.lst),并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

启动第四步--加载内核
根据grub设定的内核映像所在路径,系统读取内存映像,并进行解压缩操作。此时,屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后,屏幕输出“OK, booting the kernel”。
系统将解压后的内核放置在内存之中,并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备,完成Linux核心环境的建立。至此,Linux内核已经建立起来了,基于Linux的程序应该可以正常运行了。

启动第五步--用户层init依据inittab文件来设定运行等级
内核被加载后,第一个运行的程序便是/sbin/init,该文件会读取/etc/inittab文件,并依据此文件来进行初始化工作。
其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级,其设定形式是“:id:5:initdefault:”,这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下:
0:关机
1:单用户模式
2:无网络支持的多用户模式
3:有网络支持的多用户模式
4:保留,未使用
5:有网络支持有X-Window支持的多用户模式
6:重新引导系统,即重启
关于/etc/inittab文件的学问,其实还有很多,在后序文章中设计到的,卖个关子,敬请期待,呵呵

启动第六步--init进程执行rc.sysinit
在设定了运行等级后,Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序,它做的工作非常多,包括设定PATH、设定网络配置(/etc/sysconfig/network)、启动swap分区、设定/proc等等。如果你有兴趣,可以到/etc/rc.d中查看一下rc.sysinit文件,里面的脚本够你看几天的:P

启动第七步--启动内核模块
具体是依据/etc/moles.conf文件或/etc/moles.d目录下的文件来装载内核模块。

启动第八步--执行不同运行级别的脚本程序
根据运行级别的不同,系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序,来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

启动第九步--执行/etc/rc.d/rc.local
你如果打开了此文件,里面有一句话,读过之后,你就会对此命令的作用一目了然:
# 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.
rc.local就是在一切初始化工作后,Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

启动第十步--执行/bin/login程序,进入登录状态
此时,系统已经进入到了等待用户输入username和password的时候了,你已经可以用自己的帐号登入系统了。:)

F. Linux如何启动流程Linux启动流程详解

当用户打开电源后,BIOS开机自检,确定启动设备,安装启动设备,启动设备上面安装的GRUB开始引导Linux,Linux首先先进行内核引导,通过跟切换,执行init程序,init程序确定启动级别,根据启动级别进行系统初始化和运行的服务,然后返回init启动终端,用户通过验证成功登陆Shell,这就是一个从开机到登陆的启动过程。

一、硬件引导启动
当用户打开电源后POST开始自检,检测硬件设备是否确实或者存在故障(是否影响正常开机),如果不影响正常开机,就把任务交给BIOS。BIOS通过搜索,安装启动确定启动设备,启动项为硬盘,BIOS去读取硬盘的前512字节到内存,找到BootLoader,确定GRUB

二、GRUB引导启动内核
这一部分概况起来就是:GRUB程序加载执行并开始引导kernel程序

Boot Loader就是在操作系统内核运行之前运行的一小段程序。通过GRUB引导可以确定内核程序,因为引导扇区只有446字节,GRUB只是一个小的程序安装在里面,真正使用的在MBR后面的扇区存放,我们想使用Bootloader GRUB功能必须读取后面的文件,Bootloader GRUB功能程序的运行和加载配置选项分为三个阶段

Stage1阶段:
Stage1阶段其实就是执行系统安装时预先写入到MBR的Bootloader中的程序。

Stage1阶段的任务仅是将硬盘0柱面0磁道2扇区的内容读入内存并执行,它是Stage1.5阶段或Stage2阶段的入口,引导进入Stage1.5阶段或Stage2阶段。 在此Stage1阶段,还没有识别文件系统的能力。

Stage1.5阶段:
stage1.5阶段是stage1阶段和stage2阶段的中间桥梁。stage1.5阶段具有识别启动分区文件系统的能力,此后GRUB程序便有能力去访问/boot分区下/grub目录下的 stage2文件,并将stage2载入内存执行。

Stage2阶段
Stage2阶段执行时,首先会解析GRUB程序的配置文件grub.conf,并依配置文件决定是否显示系统启动菜单。然后加载内核镜像到内存中,通过initrd程序建立RAMDisk内存虚拟根文件系统。此时控制权将转交给内核程序。

三、内核引导启动
这一部分主要是通过在内存中建立虚拟根文件系统实现相关设备的驱动并建立和切换到真正的根文件系统。

解压内核镜像加载到内存,以及initrd程序建立RAMDisk内存虚拟根文件系统后,内核开始驱动基本硬件,并调用虚拟根文件系统中的init程序加载驱动模块初始化系统中各种设备的相关配置工作,其中包括CPU、I/O、存储设备等。当所需的驱动程序加载完后,会根据grub.conf配置文件中“root=XXX”部分所指定的内容创建一个根设备,然后将根文件系统以只读的方式挂载,并切换到真正的根文件系统上,同时调用系统进程的/sbin/init程序,进入系统初始化阶段。

四、系统初始化
这一步是通过/sbin/init,init程序准备软件运行坏境,启动系统服务

通过/etc/inittab文件确定运行级别,然后去执行系统初始化脚本/etc/rc.sysinit,为用户初始化用户空间环境,在完成初始化后,根据运行级别,系统开始对应级别的目录启动服务,关闭那些不要的服务(里面S99local -> ../rc.local)用户自动服务启动脚本

运行级别:为系统运行或维护等目的而设定;0-6:7个级别
0:关机
1:单用户模式(root自动登录), single, 维护模式
2: 多用户模式,启动网络功能,但不会启动NFS;维护模式
3:多用户模式,正常模式;文本界面
4:预留级别;可同3级别
5:多用户模式,正常模式;图形界面
6:重启
默认级别:3, 5
切换级别:init #
查看级别:runlevel ; who -r
五、启动终端,用户登录
这一步是用户登录shell过程

如果没有改变级别,默认情况执行/sbin/mingetty打开6个纯文本终端,让用户输入用户名和密码。输入完成后,再调用login程序,核对密码。如果密码正确,就从文件 /etc/passwd 读取该用户指定的shell,然后启动这个shell。更多Linux介绍请查看《Linux就该这么学》。

G. Linux系统启动及定制过程

CentOS的启动流程总体顺序如下:

POST --> Boot Sequence --> bootloader(MBR) --> Kernel --> 加载rootfs --> switchroot --> /sbin /init --> (配置文件:/etc/inittab, /etc/init/*.conf) --> 根据init配置文件设置默认运行级别 --> 运行系统初始化脚本/etc/rc.d/rc.sysinit,完成系统初始化 --> 开启或关闭用户选定的对应运行级别下所对应的服务 --> 启动终端,打印登录提示符。

注:前面加粗部分代表内核空间的系统启动流程,后面未加粗部分代表用户空间的系统启动流程。

第一步:硬件启动过程

POST加电自检

主要实现的功能是检测各个外围硬件设备是否存在而且能够正常运行起来,实现这一自检功能的是固化在主板上的ROM(主要代表为CMOS)芯片上的BIOS(Basic Input/Output System)程序;例如BIOS会检测CPU、Memory以及I/O设备是否能够正常运行,如果是个人计算机的话可能还会检测一下显示器。只要一通电,CPU就会自动去加载ROM芯片上的BIOS程序,是这样来实现的。而检测完成之后就进行硬件设备的初始化。

选择启动设备以加载MBR

主要实现的功能是选择要启动的硬件设备,选择了之后就可以读取这个设备上位于MBR里头的bootloader了。这一步的实现是这样的:根据BIOS中对启动顺序的设定,BIOS自己会依次扫描各个引导设备,然后第一个被扫描到具有引导程序(bootloader)的设备就被作为要启动的引导设备。

MBR(Main Boot Record),是硬盘的0柱面,0磁道、1扇区(第一个扇区),称为主引导扇区,也称为主引导记录。它由三部分组 成:主引导程序(BootLoader)、硬盘分区表DPT(Disk Partition table)和硬盘有效标志(55AA)。
注:硬盘默认一个扇区大小为512字节。
第一部分,主引导程序(BootLoader)占446个字节,负责从活动分区中装载,并运行系统引导程序。
第二部分,硬盘分区表DPT占64个字节,有4个分区表项,每个分区表项占16个字节,硬盘中分区有多少以及每一个分区的大小都记 录在其中。
第三部分,硬盘有效标志,占2个字节,固定为55AA。如果这个标志位0xAA55,就认为这个是MB

第二步:GRUB引导阶段

不同的系统有不同的主引导程序(BootLoader)。Windows使用的是NTLDR(NT Loader,Windows NT系列操作系统)、Bootmgr(Boot Manager,Windows Vista,7,8,10),Linux一般使用的是grub(也叫grub legacy)和grub2。GRUB程序加载执行并引导kernel(内核)程序,其中有三个阶段,Grub引导阶段的文件都在/boot/grub/目录下。

stage1: 这一阶段执行的就是系统安装时预先写入到MBR的Bootloader程序,即是存放在MBR的前446字节里的程序。它的任务仅是读取(加载)硬盘的0柱面,0磁道,2扇区的内容(/boot/grub/stage1)并执行。

stage1.5: 这一阶段是Stage1阶段和Stage2阶段的桥梁,功能是加载stage2所在分区的文件系统驱动,让stage1中的bootloader能识别stage2所在分区的文件系统,此后grub程序便有能力去访问/boot/grub/stage2。

stage2: 这一阶段读取并解析grub的配置文件/boot/grub/grub.cnf,根据配置文件加载内核镜像到内存中,通过initrd程序建立虚拟根文件系统,最后调用(转交)内核。

第三步:内部引导阶段

加载内核,核心开始解压,启动一些最核心的程序。为了让内核足够的轻小,硬件驱动并没放在内核文件里面。系统仅探测可识别到的所有硬件设备,加载硬件驱动程序,即加载真正的根文件系统所在设备的驱动程序(有可能会借助于ramdisk加载驱动),以只读方式挂载根文件系统,运行用户空间的第一个应用程序:/sbin/init。

第四步:init初始化阶段(系统初始化阶段)

虽然CentOS 5、CentOS 6以及CentOS 7的/etc/init配置文件内容各不相同,但总体的启动流程相同:/sbin/init --> 根据/etc/inittab配置文件设置默认运行级别 --> 运行系统初始化脚本/etc/rc.d/rc.sysinit,完成系统初始化 --> 关闭或启动用户选定的默认运行级别所对应的服务 。

对于CentOS 5来说,初始化程序init是SysV init,其配置文件为:/etc/inittab; 对于CentOS 6来说,初始化程序init是upstart,其配置文件为:/etc/inittab, /etc/init/ .conf,也就是upstart将配置文件拆分成多个,在/etc/init/目录下以conf结尾的都是upstart风格的配置文件,而/etc/inittab仅用于设置默认运行级别; 对于CentOS 7来说,初始化程序init是systemd,其配置文件:/usr/lib/system/systemd/, /etc/systemd/system/

具体执行过程:/sbin/init程序会读取/etc/inittab文件确认运行级别,然后执行/etc/rc.d/rc脚本,根据确认的运行级别启动对应/etc/rc.d/rc#.d/目录下的服务(#为0~6),与此同时执行系统初始化脚本/etc/rc.sysinit(软链接,指向/etc/rc.d/rc.sysinit),还会加载/etc/rc.local(软链接,指向/etc/rc.d/rc.local文件)用户自定义服务(脚本)。

CentOS7中初始化进程变为了systemd,systemd即为system daemon,是Linux下的一种init软件,开发目标是提供更优秀的框架以表示系统服务间的依赖关系,并依此实现系统初始化时服务的并行启动,同时达到降低Shell系统开销的效果,最终代替现在常用的System V与BSD风格的init程序。与多数发行版使用的System V风格的init相比,systemd采用了以下的新技术:A.采用Socket激活式与总线激活式服务,以提高相互依赖的各服务的并行运行性能;B.用Cgroup代替PID来追踪进程,即使是两次fork之后生成的守护进程也不会脱离systemd的控制。

第五步:启动终端

根据前面获取的运行级别来启动终端,mingetty程序是用于启动终端的,它会调用登录程序login,这样就能显示出登录提示符了,类似mingetty这种用于打开终端的程序还有getty等。而如果默认运行级别为5,则会打开图形界面。

第一步:硬件启动过程

这一步和CentOS6差不多,详细请看1.1内容。

第二步:GRUB引导阶段

从这一步开始,CentOS6和CentOS7的启动流程区别开始展现出来了。CentOS7的主引导程序使用的是grub2,执行过程是先加载boot.img、core.img两个镜像,再加载MOD模块文件,把grub2程序加载执行,接着解析配置文件/boot/grub/grub.cfg,根据配置文件加载内核镜像到内存,之后构建虚拟根文件系统,最后转到内核。

CentOS7中使用命令进行配置,而不直接去修改配置文件了。grub.cfg配置文件开头注释部分说明了由/etc/grub.d/目录下文件和/etc/default/grub文件组成。改好配置后都需要使用命令grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg,将配置文件重新生成。

第三步:内部引导阶段

这一步与CentOS6也差不多,加载驱动,切换到真正的根文件系统,唯一不同的是执行的初始化程序变成了/usr/lib/systemd/systemd。

第四步:init初始化阶段(系统初始化阶段)

CentOS7中我们的初始化进程变为了systemd。执行默认target配置文件/etc/systemd/system/default.target(这是一个软链接,与默认运行级别有关)。然后执行sysinit.target来初始化系统和basic.target来准备操作系统。接着启动multi-user.target下的本机与服务器服务,并检查/etc/rc.d/rc.local文件是否有用户自定义脚本需要启动。最后执行multi-user下的getty.target及登录服务,检查default.target是否有其他的服务需要启动。

注意:/etc/systemd/system/default.target指向了/lib/systemd/system/目录下的graphical.target或multiuser.target。而graphical.target依赖multiuser.target,multiuser.target依赖basic.target,basic.target依赖sysinit.target,所以倒过来执行。

unit对象:unit表示不同类型的systemd对象,通过配置文件进行标识和配置;文件中主要包含了系统服务、监听socket、保存的系统快照以及其他与init相关的信息。(也就是CentOS6中的服务器启动脚本)

第五步:启动终端

systemd执行sysinit.target
systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务
systemd执行multi-user.target下面的/etc/rc.d/rc.local
Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务
getty.target是启动终端的systemd对象。如果到此步骤,系统没有指定启动图形桌面,到此就可以结束了,如果需要启动图形界面,要在此基础上启动桌面程序。

从 CentOS 7 版本之后,系统开始用 systemd 实现init进程,系统启动和服务器守护进程管理器功能,负责在系统启动或运行时,激活系统资源,服务器进程和其它进程。

unit表示不同类型的systemd对象,通过配置文件进行标识和配置;文件中主要包含了系统服务、监听socket、保存的系统快照以及其它与init相关的信息。

3.2 system unit文件格式

/usr/lib/systemd/system:发行版打包者使用,每个服务最主要的启动脚本设置,类似于之前的/etc/init.d/

/etc/systemd/system:系统管理员和用户使用,管理员建立的执行脚本,类似于/etc/rcN.d/Sxx的功能,比上面目录优先运行

/lib/systemd/system::ubutun的对应目录

/run/systemd/system:系统执行过程中所产生的服务脚本,比上面目录优先运行

unit 格式说明:

service unit file文件通常由三部分组成:

Unit段的常用选项:

Service段的常用选项:

Install段的常用选项:

注意:对于新创建的unit文件,或者修改了的unit文件,要通知systemd重载此配置文件,而后可以选择重启。

首先在启动界面按e编辑启动参数,

将ro参数更改为rw init=/sysroot/bin/sh,按ctr + x启动系统

按下图执行命令更改root密码

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