• linux-系统启动流程-7


    1,BIOS开机自检,检查cpu硬件及开机启动顺序,查找第一个磁盘磁头的MBR信息并加载BOOtloader,然后将控制权交与bootloader
    2, GRUB
    GRUB(Grand Unified Bootloader),多系统启动程序

    stage1 : 查找加载stage 1.5

    stage1.5: 可以识别文件系统, 即识别 /boot/ 磁盘第一个分区

    stage 2: grub 识别/boot/grub/grub.conf ,根据配置文件,读取Kernel 信息,然后加载kernel 同时stage2也将initrd (Initial RAM Disk) 包含了磁盘的驱动程序,) 拷贝到内存,内核解压后,从该临时文件系统中加载驱动,识别根文件系统,根据 /etc/fstab 挂载文件系统 ,然后内核切根,随后执行第一个进程 init

    内核解压后同时解压initramfs微型文件系统,通过此文件系统,内核获取磁盘的驱动程序,并驱动所有的硬件外设,读取磁盘后将文件系统根
    切换到该磁盘文件系统下,通过/etc/fstab挂载所有文件系统。然后执行核心init 程序,根据/etc/inittab,执行脚本

    系统进程

    在内核加载完毕,并完成硬件检测与驱动程序加载后,主机硬件已经准备完毕,内核会主动呼叫第一个进程,也就是 /sbin/init

    CentOS 5.x 系统相比也有较大变化。在 CentOS 5.x 系统中,主要通过 init 进程的配置文件 /etc/inittab 来设定系统,并启动 Linux。但是在 CentOS 6.x 系统中,由于用 Upstart 启动服务来替换以前的 init,所以在 /etc/inittab 配置文件中只能定义系统的默认运行级别,而其他的功能是靠 /etc/init/ 目录中的其他配置文件实现的

    stage2:
    开机启动的时候看到的Grub选项、信息,还有修改GRUB背景等功能都是stage2提供的,stage2会去读入/boot/grub/grub.conf或者menu.lst等配置文件

    4.读取grub.conf文件
    读取grub.conf文件以确定内核启动的参数,准备启动内核

    5.启动内核
    加载内核,核心开始解压缩,启动一些最核心的程序。
    因为为了让内核足够轻小,硬件驱动并没有放在内核文件里面,我们可以看到内核很小,才4M左右,我们可以想象Windows中的驱动,安装系统时候还需要使用驱动软件下载好长时间呢
    因此需要使用/initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img来驱动硬件

    6.加载伪文件系统(ramdisk),
    内核已将启动起来了,再调用ramdisk文件,尝试驱动所有的硬件设备,到这一步,内核起来了,所有驱动也装上了,因此后面的启动就可以交给程序了

    7.启动init进程
    grub中默认指定init=/sbin/init程序,可以在grub.conf中kernel行自定义执行程序init=/bin/bash,此时可以绕过下面步骤直接进入bash界面。
    内核源代码文件中显示996行左右,规定了init启动的顺序,/sbin/init->/etc/init->/bin/init->/bin/sh,/bin/bash没有写,应该是和/bin/sh一样吧

    (1)读取/etc/inittab文件
    inittab文件里面定义了系统默认运行级别,这一步做了一些工作如下:

    a)初始运行级别(RUN LEVEL)
    b)系统初始化脚本
    c)对应运行级别的脚本目录
    d)定义UPS电源终端/恢复脚本
    e)在虚拟控制台生成getty,以生成终端
    f)在运行级别5初始化X
    (2)执行/etc/rc.d/rc.sysinit程序
    系统初始化一些脚本,主要完成以下工作

    a)设置主机名
    b)设置欢迎信息
    c)激活udev和selinux可以在grub.conf中,kernel行添加selinux=0以关闭selinux
    d)挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统
    e)检测根文件系统,并以读写方式重新挂载根文件系统
    f)设置系统时钟
    g)激活swap设备
    h)根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数
    i)激活lvm及software raid设备
    j)加载额外设备的驱动程序
    k)清理操作
    (3)/etc/rc#.d/文件(各种服务)
    里面定义的是各种服务的启动脚本,可以ls查看,S开头代表开机启动的服务,K开头的是关机要执行的任务。#代表数字,一个数字代表一个运行级别,共7个运行级别,这里就不多说了

    (4)/etc/rc.d/rc.local文件
    这里面可以自定义开机启动的命令。

    8.执行/bin/login
    执行/bin/login程序,等待用户登录

    CentOS7启动流程
    CentOS7和CentOS6启动流程差不多,只不过到init程序时候,改为了systemd,因此详细解释一下systemd后的启动流程

    1.uefi或BIOS初始化,开始post开机自检
    2.加载mbr到内存
    3.GRUB阶段
    4.加载内核和inintamfs模块
    5.内核开始初始化,使用systemd来代替centos6以前的init程序
    (1)执行initrd.target
    包括挂载/etc/fstab文件中的系统,此时挂载后,就可以切换到根目录了

    (2)从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录
    (3)systemd执行默认target配置
    centos7表面是有“运行级别”这个概念,实际上是为了兼容以前的系统,每个所谓的“运行级别”都有对应的软连接指向,默认的启动级别时/etc/systemd/system/default.target,根据它的指向可以找到系统要进入哪个模式
    模式:

    0 ==> runlevel0.target, poweroff.target
    1 ==> runlevel1.target, rescue.target
    2 ==> runlevel2.target, multi-user.target
    3 ==> runlevel3.target, multi-user.target
    4 ==> runlevel4.target, multi-user.target
    5 ==> runlevel5.target, graphical.target
    6 ==> runlevel6.target, reboot.target
    (4)systemd执行sysinit.target
    有没有很眼熟?是的,在CentOS6上是被叫做rc.sysint程序,初始化系统及basic.target准备操作系统

    (5)systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务
    (6)systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local
    6.Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务
    getty.target我们也眼熟,它是启动终端的systemd对象。如果到此步骤,系统没有被指定启动图形桌面,到此就可以结束了,如果要启动图形界面,需要在此基础上启动桌面程序

    7.systemd执行graphical需要的服务
    CentOS6,7启动区别
    系统启动和服务器守护进程管理器,它不同于centos5的Sysv init,centos6的Upstart(Ubuntu制作出来),systemd是由Redhat的一个员工首先提出来的,它在内核启动后,服务什么的全都被systemd接管,kernel只是用来管理硬件资源,相当于内核被架空了,因此linus很不满意Redhat这种做法。

    系统启动流程实验

    centos   6    grub.conf 
    
    grub/grub.conf 
    default=0
    timeout=5
    splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
    hiddenmenu
    title CentOS 6 (2.6.32-754.el6.x86_64)
    	root (hd0,0)
    	kernel /vmlinuz-2.6.32-754.el6.x86_64 ro root=UUID=f2230c8f-30fb-4c8a-b7c9-a08f0e42bf7b rd_NO_LUKS rd_NO_LVM LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
    	initrd /initramfs-2.6.32-754.el6.x86_64.img
    
    

    1,/boot/grub.conf 被破环的显示图

    内核及initrd 后 tab出来的选项

    root(hd0,0) 指boot分区,root=/dev/sda2 指根分区

    进入后创建/boot/grub/grub.conf

    default=0
    timeout=5
    title CentOS 6 (2.6.32-754.el6.x86_64)
    root (hd0,0)
    kernel /vmlinuz-2.6.32-754.el6.x86_64 ro root=/dev/sda2
    initrd /initramfs-2.6.32-754.el6.x86_64.img

    没有配置 root =/dev/sda2时报错如下

    进入救援模式后

    chroot /mnt/sysimage

    grub-install --root-directory=/ /dev/sda

    创建/boot/grub/grub.conf

    default=0
    timeout=3
    title centos6
    root (hd0,0)
    kernel /vmlinuz-------- root=/dev/sda2
    initrd /initramfs ----

    2,破环了mbr 446 字节
    dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=1 count=446
    现象

    还可以看见分区表 且可以挂载到 /mnt/sysimage


    chroot /mnt/sysimage

    grub-install /dev/sda

    sync
    sync 数据写入磁盘

    退出重启

    3,删除掉 /boot/initramfs-·内核版本号·
    现象

    可以显示grub内核列表,但是回车后无法进入下一项,光标在左上角一直闪烁,不能进入centoes 6logo 界面

    救援光盘进入bash
    切根 chroot /mnt/sysimage

    生成 initramfs.img
    mkinitrd /boot/initramfs-uname -r.img uname -r

    mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

    /boot/vmlinuz--

    可以看到grub可以识别grub.conf
    但是不能正常载入内核,

    无法载入内核报错

    救援模式进入系统,挂载光盘
    进入镜像目录,复制vmlinuz 为 vmlinuz-uname -r 与/boot/grub/grub.conf 里kernel 保持一致

    或者通过挂载光盘使用rpm强制安装内核生成
     rpm -ivh --force kernel-2.6.32-71.el6.x86_64.rpm 
    
    
    https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-disa-recov/
    

    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.核心执行init程序,并获取默认的运行信息
    5.init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件
    6.启动核心的外挂模块
    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

    内核

    核心文件
    未压缩的内核镜像 :/boot/vmlinuz-version-release
    内核镜像可以挂载光盘,在iso中获取

    RAMDISK 辅助的伪根系统
    在stage-2阶段被读取进内存,被内核解压释放后暂时挂载,
    内核读取硬件驱动文件后,识别系统磁盘,进而挂载真实文件系统,然后切换根到
    真实的根上。

    CentOS 5 /boot/initrd-VERSION-release.img
    CentOS 6,7 /boot/initramfs-VERSION-release.img

    可以使用工具生成
    mkinitrd
    mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

    CentOS 5 的inittab文件

    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

    CentOS 6 的inittab文件

    /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

    centos 7

    CentOS 7
    引导顺序UEFi或BIOS初始化,运行POST开机自检
    选择启动设备
    引导装载程序, centos7是grub2
    加载装载程序的配置文件:
    /etc/grub.d/
    /etc/default/grub
    /boot/grub2/grub.cfg
    加载initramfs驱动模块
    加载内核选项
    内核初始化,centos7使用systemd代替init
    执行initrd.target所有单元,包括挂载/etc/fstab
    从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录
    systemd执行默认target配置,配置文件/etc/systemd/system/default.target
    systemd执行sysinit.target初始化系统及basic.target准备操作系
    systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务
    systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local
    Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务
    systemd执行graphical需要的

    6破解

    grub 菜单------e ------修改内核 加 1 进入单用户模式

    7破解口令

    启动时任意键暂停启动
    按e键进入编辑模式
    将光标移动linux16开始的行,添加内核参数rd.break
    按ctrl-x启动
    mount –o remount,rw /sysroot
    chroot /sysroot
    passwd root
    touch /.autorelabe
    lexit
    reboot

    方法2
    启动时任意键暂停启动
    按e键进入编辑模式
    将光标移动linux16开始的行,改为rw init=/sysroot/bin/sh
    按ctrl-x启动
    chroot /sysroot
    passwd root
    touch /.autorelabel
    exit
    reboot

    修复grub2

    GRUB“the Grand Unified Bootloader”
    引导提示时可以使用命令行界面可从文件系统引导
    主要配置文件 /boot/grub2/grub.cfg
    修复配置文件grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
    修复grub
    grub2-install /dev/sda BIOS环境
    grub2-install UEFI环境
    调整默认启动内核
    vim /etc/default/grub
    GRUB_DEFAULT=0
    或者
    grub2-set-default "CentOS Linux (3.10.0-327.el7.x86_64) 7 (Core)"
    查看是否修改成功
    grub2-editenv list

    自制Linux系统

    添加新硬盘,扫描新增磁盘

    echo "- - -" /sys/

    1,创建分区文件系统

    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
    mkfs.ext4 /dev/sdb2

    挂载boot
    mkdir /mnt/boot 子目录必须为boot
    mount /dev/sdb1 /mnt/boot
    然后安装grub

    grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
    ####################
    确定busybox 复制在/dev/sdb1 中而不是/dev/sdb2

    2,恢复内核及initramfs

    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

    vim /mnt/boot/grub/grub.conf

    title wanglinux
    root (hd0,0)kernel
    /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash initrd
    /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img

    配置文件内核名称与目录中文件保持一致

    3,创建一级目录,复制相关命令至指定目录

    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}

    复制相关命令及库文件

    ifconfig,insmod,ping,mount,ls,cat,df,lsblk,blkid

    ldd which swapon
    判断链接库文件,复制到相应目录

    如果需要使用网路功能,还需要复制驱动程序e1000
    cp /lib/modules/2.6.32-696.el6.x86_64/kernel/drivers/net/e1000/e1000.ko
    /mnt/sysroot/lib/

    查看网卡驱动
    ethtool -i eth0
    modinfo e1000 查看驱动位置,复制网卡驱动
    insmod e1000.ko 加载驱动模块
    开机启动具有加载模块功能
    ############
    使用脚本复制动态链接库文件至相关目录中,驱动模块一并复制进去
    ############

    复制动态链接库脚本
    如果有该命令就且存在目标目录,复制命令和动态链接库至指定目录
    which --skip-alias mv 跳过别名

    
    #!/bin/bash
    bincopy(){
     if which $1 &> /dev/null ;then
     local bin_cmd=`which --skip-alias $1`
     local dir_cmd=`dirname $bin_cmd `
     [ -d ${chroot}${dir_cmd} ] || mkdir -pv ${chroot}${dir_cmd}
     [ -f ${chroot}${bin_cmd} ] || { cp $bin_cmd ${chroot}${dir_cmd}; action
    "cp $bin_cmd ${chroot}${dir_cmd}" ; }
     return 0
     else
     echo "$1 is not found"
     return 1
     fi
    }
    libcopy(){
     ldd $(which --skip-alias $1)|grep -Eo "/[^[:space:]]+" |while read line ;do
     local lib_dir=`dirname $line`
     [ -d ${chroot}${lib_dir} ] || mkdir -pv ${chroot}${lib_dir}
     [ -f ${chroot}${line} ] || { cp $line ${chroot}${lib_dir}; action "cp
    $line ${chroot}${lib_dir}" ; }
     done
    }
    source /etc/init.d/functions
    chroot=/mnt/sysroot
    [ -d $chroot ] || mkdir -pv $chroot
    while : ;do
     read -p "please input a command you want to copy:" cmd
     [[ $cmd =~ ^q(uit)?$ ]] && break
     bincopy $cmd
     if [ $? -eq 0 ]; then
         libcopy $cmd
      fi
    done
    
    
    

    内核模块编译

    
    lsmod        |  grep  xfs
    显示由核心装载的模块 内容来自  /proc/modules
    需要写模块路径,不能解决依赖关系
    depmod  
    insmod  指定模块文件,不自动解决依赖模块
    
    insmod `modinfo –n exportfs`
    
    modprobe   -r   装载模块
    
    modinfo [ -k kernel ] [ modulename|filename... ]
    -n:只显示模块文件路径
    -p:显示模块参数-
    a:作者
    -d:描述
    
    
    编译内核
    
    前提:获取目标主机硬件设备信息,系统信息,开发环境准备
    目标主机硬件设备相关信息
    cpu  
    cat /proc/cpuinfo
    x86info -a
    lscpu
    硬件设备
    lspci 
    -v 
    -vv
    lsusb
    -v
    -vv
    lsblk 
    hal-device:CentOS 6
    编译系统
    
    
    安装开发包组
    下载源码文件
    .config:准备文本配置文件
    make menuconfig:配置内核选项
    make [-j #]    (选择相应的功能)
    make modules_install:安装模块
    make install :安装内核相关文件
        安装bzImage为/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
        生成initramfs文件
        编辑grub的配置文件
    
    部分编译内核
    编译内核的一部分功能:
    (a) 只编译某子目录中的相关代码
        cd /usr/src/linux
        make dir/
    (b) 只编译一个特定的模块
        cd /usr/src/linux
        make dir/file.ko
    示例:只为e1000编译驱动:
        make drivers/net/ethernet/intel/e1000/e1000.ko
    
    
    
    示例
    tar xf linux-3.10.67.tar.xz -C /usr/src
    cd /usr/src
    ln -sv linux-3.10.67 linux
    cd /usr/src/linux
    cp /boot/config-$(uname -r) ./.config
    make help
    make menuconfig
    make -j 2
    make modules_install
    make install
    reboot 
    
    
    
    

    busybox 编译

    centos 6 没有编译成功 centos7 成功,可以在6 中使用

    编译安装busybox
    环境
    yum install gcc gcc-c++ glibc glibc-devel pcre pcre-devel openssl openssl-devel systemd-devel zlib-devel libmcrypt-devel glibc-static ncurses-devel

    下载源代码

    wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.30.0.tar.bz2

    make menuconfig
    按下面选择,把busybox编译也静态二进制、不用共享库
    Busybox Settings -->Build Options -->[*] Build BusyBox as a static binary (no shared libs)

    make && make install 如果出错,执行make clean后,重新执行上面命令
    mkdir /mnt/sysroot/
    cp -a _install/* /mnt/sysroot/

    _install 目录文件中存放有软连接

    面试

    查看加载模块
    lsmod          modinfo      modprobe 
    
    开机启动文件 /etc/rc.d/
    
    引导加载程序   LILO  GRUB
    
    开机启动流程
    
    查看BIOS版本   biosdecode
    查看服务器型号: dmidecode | grep 'Product Name' 
    查看主板的序列号: dmidecode |grep 'Serial Number'
    ethtool  -i    eth0
    
    内核参数处理
    sysctl -a 显示当前所有可用的内核参数
    sysctl kernel.hostname 读特定的内核参数,比如kernel.hostname
    sysctl -w kernel.hostname=abc 把hostname改为abc
    
    
    linux 系统运行级别
    
    0: 系统停机(关机)模式,系统默认运行级别不能设置为0,否则不能正常启动,一开机就自动关机。
    1:单用户模式,root权限,用于系统维护,禁止远程登陆,就像Windows下的安全模式登录。
    2:多用户模式,没有NFS网络支持。
    3:完整的多用户文本模式,有NFS,登陆后进入控制台命令行模式。
    4:系统未使用,保留一般不用,在一些特殊情况下可以用它来做一些事情。例如在笔记本电脑的电池用尽时,可以切换到这个模式来做一些设置。
    5:图形化模式,登陆后进入图形GUI模式或GNOME、KDE图形化界面,如X Window系统。
    6:重启模式,默认运行级别不能设为6,否则不能正常启动,就会一直开机重启开机重启。
    
    
    /etc/rc.d/rc.local   写入此文件的命令登陆前自动执行
    
    系统关机及重启
    shutdown    -h    10 自动关机 
                       -r    10  自动重启
    
    
    
    centos  6  设置grub密码
    vim   /boot/grub.conf  
    default=0
    timeout=8
    password  centos  
    ........
    
    ###############
    破坏的文件是需要命令进行恢复,即切根后可以执行完整的命令
    如果没有命令,需要从光盘进行安装软件
    
    #######
    1,破坏stage-1    :mbr破坏掉
    切换跟使用grub-install      /dev/sda  
    
    2,删除vmlinuz和initramfs文件后无法启动
    切跟后
    mkinitrd /boot/initramfs-`uname -r`.img `uname -r `
    cp /mnt/cdrom/isolinux/vmlinuz /boot/vmlinuz-`uname -r`
    sync
    sync     
    或 
    
    rpm -ivh /mnt/cdrom/Packages/kernel-2.6.32-696.e16.x86_64.rpm --root=/mnt/sysimage/    --force
    
    
    
    centos 7 编译安装的服务配置service 服务脚本
    
    
    

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