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系统启动和内核管理
系统启动和内核管理
CentOS 5和6的启动流程
服务管理
Grub管理
自制Linux
启动排错
编译安装内核
Linux组成
Linux: kernel+rootfs
kernel:
进程管理、
内存管理、
网络管理、
驱动程序、
文件系统、
安全功能
rootfs:程序和glibc
库：函数集合, function, 调用接口（头文件负责描述）
过程调用：procedure，无返回值
函数调用：function 程序：二进制执行文件
内核设计流派：
单内核(monolithic kernel)：Linux 把所有功能集成于同一个程序
微内核(micro kernel)：Windows, Solaris 每种功能使用一个单独子系统实现
Linux内核特点： 支持模块化：.ko（内核对象）
如：文件系统，硬件驱动，网络协议等 支持内核模块的动态装载和卸载
组成部分：
核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release ramdisk：
辅助的伪根系统
CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img
模块文件：/lib/modules/VERSION-release
centos6启动流程
1.加载BIOS的硬件信息，获取第一个启动设备。
2.读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息
3.加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并尝试驱 动所有的硬件设备。
4.核型执行init程序并获取运行信息。
5.Init执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件。
6.启动核心的外挂模块(/etc/modprobe.conf)。
7.Init执行运行的各个批处理文件(scripts).
8.Init执行/etc/rc.d/rc.local.
9.执行/bin/login程序，等待用户登录。
10.登录之后开始以Shell控制主机。
启动流程
POST：Power-On-Self-Test，加电自检，是BIOS功能的一个主要部 分。负责完成对CPU、主板、内存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接 口、键盘、CD-ROM光驱等硬件情况的检测。 ROM：BIOS，Basic Input and Output System，保存着有关计 算机系统最重要的基本输入输出程序，系统信息设置、开机加电自检程序和 系统启动自举程序等。 RAM：CMOS互补金属氧化物半导体，保存各项参数的设定 按次序查找引导设备，第一个有引导程序的设备为本次启动设备
bootloader: 引导加载器，引导程序
windows: ntloader，仅是启动OS
Linux：功能丰富，提供菜单，允许用户选择要启动系统或不同的内 核版本；把用户选定的内核装载到内存中的特定空间中，解压、展开，并把 系统控制权移交给内核
LILO：LInux LOader
GRUB: GRand Unified Bootloader
GRUB 0.X: GRUB Legacy， GRUB2
MBR: 446: bootloader, 64: 分区表, 2: 55AA
GRUB: primary boot loader : 1st stage，1.5 stage secondary boot loader ：2nd stage，分区文件
kernel：
自身初始化：
探测可识别到的所有硬件设备
加载硬件驱动程序（可能借助于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
init程序的类型：
SysV: init, CentOS 5之前
配置文件：/etc/inittab
Upstart: init,CentOS 6
配置文件：/etc/inittab, /etc/init/*.conf
Systemd：systemd, CentOS 7
配置文件：/usr/lib/systemd/system /etc/systemd/system
ramdisk：
内核中的特性之一：使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件 访问
ramdisk --> ramfs 提高速度
CentOS 5: initrd, 工具程序：mkinitrd
CentOS 6: initramfs， 工具程序：mkinitrd, dracut
系统初始化： POST --> BootSequence (BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) -> init（systemd）
/sbin/init CentOS 5
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
init初始化
init读取其初始化文件：/etc/inittab
初始运行级别(RUN LEVEL)
系统初始化脚本
对应运行级别的脚本目录
捕获某个关键字顺序
定义UPS电源终端/恢复脚本
在虚拟控制台生成getty
在运行级别5初始化X
CentOS5的inittab文件
配置文件：/etc/inittab
每一行定义一种action以及与之对应的process
id:runlevel:action:process action:
wait: 切换至此级别运行一次；
respawn：此process终止，就重新启动之
initdefault：设定默认运行级别；process省略
sysinit：设定系统初始化方式，此处一般为指定
/etc/rc.d/rc.sysinit
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now
id:3:initdefault:
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1...
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
CentOS6 /etc/inittab和相关文件
/etc/inittab
设置系统默认的运行级别
id:3:initdefault:
/etc/init/control-alt-delete.conf
/etc/init/tty.conf
/etc/init/start-ttys.conf
/etc/init/rc.conf
/etc/init/prefdm.conf
用户空间启动流程
/etc/rc.d/rc.sysinit: 系统初始化脚本
(1) 设置主机名
(2) 设置欢迎信息
(3) 激活udev和selinux
(4) 挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统
(5) 检测根文件系统，并以读写方式重新挂载根文件系统
(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
说明：rc N --> 意味着读取/etc/rc.d/rcN.d/
K*: K##*：##运行次序；数字越小，越先运行；数字 越小的服务，通常为依赖到别的服务
S*: S##*：##运行次序；数字越小，越先运行；数字 越小的服务，通常为被依赖到的服务
for srv in /etc/rc.d/rcN.d/K*; do
$srv stop
done for
srv in /etc/rc.d/rcN.d/S*; do
$srv start
done
chkconfig命令
chkconfig命令
查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形：
chkconfig [--list] [name]
添加：
SysV的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d (/etc/init.d)
chkconfig --add name
#!/bin/bash
#LLLL 表示初始在哪个级别下启动，-表示都不启动
# chkconfig: LLLL nn nn
删除：
chkconfig --del name 修改指定的链接类型
chkconfig [--level levels] name <on|off|reset>
--level LLLL: 指定要设置的级别；省略时表示2345
ntsysv命令
xinetd管理的服务
service 命令：
手动管理服务 service 服务 start|stop|restart
service --status-all
瞬态
（Transient）服务被xinetd进程所管理
进入的请求首先被xinetd代理
配置文件：/etc/xinetd.conf、/etc/xinetd.d/<service>
与libwrap.so文件链接
用chkconfig控制的服务：
chkconfig tftp on
破解root口令
总结：/sbin/init --> (/etc/inittab) --> 设置默认运行级 别 --> 运行系统初始脚本、完成系统初始化 --> (关闭对应 下需要关闭的服务)启动需要启动服务 --> 设置登录终端
CentOS 6 init程序为: upstart, 其配置文件： /etc/inittab, /etc/init/*.conf，配置文件的语法 遵循 upstart配置文件语法格式，和CentOS5不同
grub legacy
CentOS 6启动流程： POST --> Boot Sequence(BIOS) --> Boot Loader --> Kernel(ramdisk) --> rootfs --> switchroot --> /sbin/init ->(/etc/inittab, /etc/init/*.conf) --> 设定默认运行级别 --> 系统 初始化脚本rc.sysinit --> 关闭或启动对应级别的服务 --> 启动终端
grub: GRand Unified Bootloader
grub 0.x: grub legacy
grub 1.x: grub2
grub legacy:
stage1: mbr
stage1_5: mbr之后的扇区，让stage1中的bootloader 能识别stage2所在的分区上的文件系统
stage2：磁盘分区(/boot/grub/)
配置文件：/boot/grub/grub.conf <-- /etc/grub.conf stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区
功用：
(1) 提供启动菜单、并提供交互式接口
a：内核参数
e: 编辑模式，用于编辑菜单
c: 命令模式，交互式接口
(2) 加载用户选择的内核或操作系统
允许传递参数给内核
可隐藏启动菜单
(3) 为菜单提供了保护机制
为编辑启动菜单进行认证
为启用内核或操作系统进行认证
识别硬盘设备：
(hd#,#)
hd#: 磁盘编号，用数字表示；从0开始编号
#: 分区编号，用数字表示; 从0开始编号
(hd0,0) 第一块硬盘，第一个分区
手动在grub命令行接口启动系统：
grub> root (hd#,#)
grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE
grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img
grub> boot
配置文件：/boot/grub/grub.conf
default=#: 设定默认启动的菜单项；落单项(title)编号从0开始
timeout=#：指定菜单项等待选项选择的时长
splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_FILE：菜单背景图片文件路径
hiddenmenu：隐藏菜单 password [--md5] STRING: 启动菜单编辑认证
title TITLE：定义菜单项“标题”, 可出现多次
root (hd#,#)：grub查找stage2及kernel文件所在设备分区；为grub“根”
kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS]：启动的内核
initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 内核匹配的ramfs文件
password [--md5] STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证
grub加密
grub-md5-crypt命令
破解root口令：
启动系统时，设置其运行级别1
进入单用户模式：
(1) 编辑grub菜单(选定要编辑的title，而后使用e命令);
(2) 在选定的kernel后附加 1, s, S或single都可以；
(3) 在kernel所在行，键入“b”命令
grub安装
安装grub：
(1) grub-install
安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上，并 复制GRUB相关文件到 DIR/boot目录下
grub-install --root-directory=DIR /dev/DISK
(2) grub
grub> root (hd#,#)
grub> setup (hd#)
自制linux系统
分区并创建文件系统
fdisk /dev/sdb
分两个必要的分区
/dev/sdb1对应/boot /dev/sdb2对应根
/ mkfs.ext4 /dev/sdb1
挂载boot
mkdir /mnt/boot
mount /dev/sdb1 /mnt/boot
安装grub
grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
恢复内核和initramfs文件
cp /boot/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 /mnt/boot/
cp /boot/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img /mnt/boot
建立grub.conf文件
Vim /mnt/boot/grub.conf
kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64
root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash
chroot /mnt/sysroot
创建一级目录
mkdir /mnt/sysroot
mount /dev/sdb2 /mnt/sysroot
mkdir –pv /mnt/sysroot/{etc,lib,lib64,bin,sbin,tmp,var,usr,sys,proc ,opt,home,root,boot,dev,mnt,media}
复制bash和相关库文件
救援环境
在根文件系统无法使用时需要，如/bin/mount删除
对系统没有特殊要求
从光盘引导（boot.iso或者安装光盘#1）
从USB盘（由boot.iso制作）引导
文件系统重组
Anaconda将会询问是否应该挂载文件系统
/mnt/sysimage/*
/mnt/stage2
$PATH包括硬盘的目录
文件系统节点
提供系统特定的设备文件
mknod了解major/minor #’s
系统配置文件丢失修复
系统在引导期间，很重要的一个过程就是init进程读取其配 置文件/etc/inittab，启动系统基本服务程序及默认运行 级别的服务程序完成系统引导，如果/etc/inittab误删除 或修改错误，Linux将无法正常启动。此时，只有通过救援 模式才可以解决此类问题。
有备份文件的回复方法
没有备份文件的恢复办法
有备份文件的恢复办法： 进入救援模式，执行chroot命令后，如果有此文件 的备份（强烈建议系统中的重要数据目录，如/etc 、/boot等要进行备份），直接将备份文件拷贝回 去，退出重启即可。如果是配置文件修改错误，如 比较典型的/boot/grub/grub.conf及/etc/passwd 的文件修改错误，也可以直接修正恢复。假设有备 份文件/etc/inittab.bak，则在救援模式下执行：
sh-3.1# chroot /mnt/sysimage
sh-3.1# cp /etc/inittab.bak /etc/inittab
没有备份文件的恢复办法 如果一些配置文件丢失或软件误删除，且无备份，可以通过重新 安装软件包来恢复，首先查找到/etc/inittab属于哪一个RPM包
# chroot /mnt/sysimage
# rpm -qf /etc/inittab initscripts-9.03.49-1.el6.centos.x86_64
退出chroot模式：
# exit
挂载存放RPM包的安装光盘（在救援模式下，光盘通常挂载在 /mnt/source目录下）：
# mount /dev/sr0 /mnt/source CentOS6系统的RPM包存放在光盘Package目录下，另外，因 为要修复的硬盘系统的根目录在/mnt/sysimage下，需要使用-root选项指定其位置。覆盖安装/etc/inittab文件所在的RPM 包：
# rpm -ivh --replacepkgs | force /mnt/source/Packages/ initscripts-9.03.49-1.el6.centos.x86_64.rpm 其中的rpm命令选项“--replacepkgs”表示覆盖安装，执行完成 后，即已经恢复了此文件。
如果想只提取RPM包中的/etc/inittab文件进行恢复，可以在进 入救援模式后，执行命令：
# rpm2cpio /mnt/source/Packages/initscripts-9.03.491.el6.centos.x86_64.rpm| cpio -idv ./etc/inittab
# cp etc/inittab /mnt/sysimage/etc 注意此命令执行时不能将文件直接恢复至/etc目录，只能提取到 当前目录下，且恢复的文件名称所在路径要写完整的路径。提取 文件成功后，将其复制到根分区所在的/mnt/sysimage目录下相 应位置即可
内核编译
单内核体系设计、但充分借鉴了微内核设计体系的优点，为 内核引入模块化机制。
内核组成部分：
kernel: 内核核心，一般为bzImage，通常在/boot目录 下，名称为vmlinuz-VERSION-RELEASE；
kernel object: 内核对象，一般放置于
/lib/modules/VERSION-RELEASE/
[ ]: N
[M]: M
[*]: Y
辅助文件：ramdisk
initrd
initramfs
内核版本
运行中的内核：
uname命令：
uname - print system information
uname [OPTION]...
-n: 显示节点名称；
-r: 显示VERSION-RELEASE;
-a:显示所有信息
内核模块命令
lsmod命令： 显示由核心已经装载的内核模块
显示的内容来自于: /proc/modules文件
modinfo命令： 显示模块的详细描述信息
modinfo [ -k kernel ] [ modulename|filename... ]
-n: 只显示模块文件路径
-p: 显示模块参数
-a: author
-d: description
-l: license
lsmod |grep xfs;modinfo xfs
内核模块管理
modprobe命令：
装载或卸载内核模块
modprobe [ -C config-file ] [ modulename ] [ module parame-ters... ]
配置文件：
/etc/modprobe.conf,
/etc/modprobe.d/*.conf
modprobe [ -r ] modulename...
depmod命令： 内核模块依赖关系文件及系统信息映射文件的生成工具
装载或卸载内核模块：
insmod命令：指定模块文件，不自动解决依赖模块
insmod [ filename ] [ module options... ]
insmod `modinfo –n exportfs`
lnsmod `modinfo –n xfs`
rmmod
rmmod [ modulename ]
rmmod xfs
rmmod exportfs
/proc目录
/proc目录： 内核把自己内部状态信息及统计信息，以及可配置参数通 过proc伪文件系统加以输出 参数：只读：输出信息 可写：可接受用户指定“新值”来实现对内核某功 能或特性的配置
/proc/sys
(1) sysctl命令用于查看或设定此目录中诸多参数
sysctl -w path.to.parameter=VALUE
sysctl -w kernel.hostname=mail.magedu.com
(2) echo命令通过重定向方式也可以修改大多数参数的值
echo "VALUE" > /proc/sys/path/to/parameter
echo “websrv” > /proc/sys/kernel/hostname
系统启动和内核管理