Linux的启动流程

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2024-07-22 14:47:39 234人阅读

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

splashimage=(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.img

initramfs-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？

# 可以使用 dircut 命令，用法如下：

# 只有在 initramfs 文件损毁的时候会使用到

[root@server ~]# dracut /mnt/initramfs-`uname -r`.img `uname -r`

[root@server ~]# du -sh /mnt/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img

16M /mnt/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img

[root@server ~]# du -sh /boot/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img

16M /boot/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img

# 详细介绍，可使用这个链接：https://zh.opensuse.org/index.php?title=SDB:Dracut&variant=zh-cn#.E5.90.AF.E7.94.A8_dracut_.E7.94.9F.E6.88.90.E7.9A.84_initramfs

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

1 2	`# 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：

# 获取网络环境与主机类型。首先会读取网络环境设置文件"/etc/sysconfig/network"，获取主机名称与默认网关等网络环境。

# 打印文本欢迎信息。

# 挂载/etc/fstab文件中定义的其它文件系统。

# 激活swap。

# 检测根文件系统，并以读写方式重新挂载

# 决定是否启动SELinux和udev。

# 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。用户可以再"/etc/sysconfig/modules/*.modules"加入自定义的模块，此时会加载到系统中。

# 加载核心的相关设置。按"/etc/sysctl.conf"这个文件的设置值配置功能。

# 设置系统时间（clock）。

# 设置终端的控制台的字形。

# 设置raid及LVM等硬盘功能。

# 以方式查看检验磁盘文件系统。

# 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）。

# 清楚启动过程中的临时文件。

# 将启动信息加载到"/var/log/dmesg"文件中。

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。

# 常用选项：

# chkconfig --add SRV_SCRIPT  可以将自己写的一些脚本，让此命令统一管理。例如：chkconfig --add httpd

# chkconfig --del SRV_SCRIPT 将服务删除，意思就是服务不由chkconfig这种机制来管理

# chkconfig SRV_SCRIPT {on|off} 设置服务开机是否自启动，默认管理的级别是2345.

# --level 2345 等，指定默认级别，可以与其他选项一起使用

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。

原文出处：http://guoting.blog.51cto.com/8886857/1530109

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