Linux系统初始化流程：系统初始化相关基础知识
内核简介
内核的功能
- 进程管理：通过task_struct， scheduler 实现
- 内存管理
- I/O管理：中断以及中断处理
- 文件系统管理：ext3，ext4，xfs 等
- 驱动程序
- 安全相关：SELinux，各种加密库
- 通用软件，平台相关软件
内核设计流派
单内核：单一体系结构
- linux 为单一内核
- 模块化设计：核心+外围功能性模块
- 外围模块：,ko结尾的 kernel object。通常在/lib/modules 下面的各目录中
- 内核支持动态装在模块
- 微内核：多内核子系统 （windows, solaris)
fork() 用户空间内核的管理:
- init ：负责用户空间进程的管理
- init ：PID 为1，第一个用户空间的任务
- 所在目录： /sbin/init：
系统初始化流程
- POST：硬件开机自检，探测硬件设备，初始化内存，CPU等。
- BIOS：按照bios中的分区启动顺序启动
MBR （Master Boot Record）：读取主引导记录
- Boot loader ( 446 bytes )：用于加载内核并读取分区信息的程序
- Partition Table ( 64 bytes )：分区记录
- SA：MBR有效标志位
kernel 装载：
- bootloader 装载boot所在分区的内核到内存中，bootloader只有基本磁盘分区文件系统驱动，只能识别基本分区
- initrd (centos5) /initramfs (centos6 )：内存模拟根文件系统，读取并装载真正根文件系统所需要的驱动
- 真正根文件系统成功识别后，替换掉临时根文件系统
init ：真正根文件系统挂载成功后，init将开始运行初始化用户空间的程序与服务
SysV 风格：Centos5 的init脚本
- 串行话：需按照依赖关系顺序初始化进程，A-B-C
- 前一个进程初始化完成后，才能初始化后一个
Upstart ：由ubuntu 研发
- dbus：可以在前一个进程启动一部分时就开始下一个进程启动
- 速度比SysV快
- SystemD ：参考so x的初始化过程，速度更快
系统运行级别
linux系统包含 0-6 共7个运行级别
- 0：关机
- 1：单用户模式，直接以root用户登陆，用户破译密码
- 2：多用户模式，不支持NFS文件系统
- 3：完全多用户模式，文本shell
- 4：预留级别
- 5：完全多用户模式，图形shell
- 6：重启
SysV 风格的/sbin/init的配置文件, /etc/inittab， 每一行指定一种操作
id:3:initdefault:
- id
- runlevels：设置在哪些运行级别下执行此操作，不写为所有级别
action：[ACTION_CMD] 动作，指定如何进行操作的操作
- initdefault：设置默认运行级别，无需定义操作
- sysinit：指定系统初始化脚本例如：si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
- wait：等到系统切换到次级别时运行一次
- ctrlaltdel：指定组合件所执行的命令
- respawn：当制定操作进程被关闭后立即再从启一次
- process ：操作，具体运行的程序
init 命令的主要任务
init 的主要任务：
- 设置默认运行级
- 指定系统运行的初始化脚本
启动指定级别下要启动的服务，开关闭需要停止的服务
- /etc/init.d/：服务脚本所在位置
/etc/rc.d/rcN.d (0-6)/ ：不同级别下要操作的服务文件夹
- S## 需要在##开启
- K## 需要在##关闭
- /etc/init.d/：服务脚本所在位置
- 定义组合键CtrlAltDel的动作
初始化字符终端，对应设备为
- /dev/tty#, /dev/ttyS#, /dev/console, /dev/pts/#
- 调用：login->/etc/issue
- 启动图形中断：x-windows
系统初始化脚本的 /etc/rc.d/rc.sysinit
- 设置主机名
- 打印欢迎信息
- 激活SELinux和udev
- 激活swap
- 挂载/etc/fstab定义的本地文件系统
- 检测根文件系统并对其以读写方式重新挂载
- 设置系统时钟
- 装载键盘映射
- 根据/etc/sysctl.conf设置内核参数
- 激活RAID和LVM设备
- 清理操作
MBR （ Master Boot Record）中bootloader介绍
MBR 中的 bootloader 程序
- LILO：LInux LOder 早起的bootloader ：不能引导位于1024 Cylinder 以后分区中的os逐渐过时
GRUP：GRand Unified Bootloader ，启动时候有两个阶段
- 1st stage：位于MBR中， 为了引导2nd stage
- 1.5st stage ：位于boot基本磁盘分区中国，为识别内核文件所在的文件系统识别和拓展
2nd stage ：位于boot基本磁盘分区GRUB的引导程序
- boot分区大小：CentOS5 100M, Centos6 200M
- 所在目录： /boot/grub/ stage2的配置文件，grub.conf
Grub的功能：
- 选择启动的内核或系统， 可以隐藏选择界面
- 提供交互式接口，e 进入编辑模式
基于密码保护
- 启动内核映像时：定义在配置文件中相应的title下
- 传递参数（进入编辑模式时）：定义在全局字段中
- 选择启动的内核或系统， 可以隐藏选择界面
grub接口：
- title：操作系统或者内核的标题
- root：设置内核文件所在的分区作为grub的跟，无论硬盘是什么，都以hd#.#表示
- kernel ：定义要使用的内核文件，后面可以附加传递
- initrd：指定为内核提供额外驱动等功能的ram disk或ram fs
init 运行级别参数传递，级别为1时为单用户模式，用户密码修改
- 表示方法： 1,s,single,S
- 单用户模式几乎不会启动任何服务，且不需要用户登录，但是会执行/etc/rc.d/rc.sysinit脚本；
- 如是连/etc/rc.d/rc.sysinit文件也不加载，则传递 emergency
单用户启动后，无需身份认证，直接root，此时可以进行设置密码的操作
- 表示方法： 1,s,single,S
grub的配置文件，grub.conf 语法格式
root (hd0,0)
(Device,Part) :
Device 在grub中，统统以hd开头，并紧跟一个数字做各磁盘设备的标记，从0开始编号
Part 代表分区，从0开始编号
kernel ：指定内核文件以及传递给内核的参数
内核文件位置：/vmlinux (这里的根是boot目录)
参数：ro root=/path/to/DEVICE quiet
initrd ： 文件：通常为cpio归档，并使用gzip压缩；通常以.img作为文件名后缀；
/initrafs (这里的根是boot目录)grub 的安装，如果MBR中签446bytes 损坏，则需要修复bootloader，通常需要系统启动盘，在紧急救援模式下进行，需要版本对应。以下以手工破坏MBR为例 演示，重启后，系统已经无法挂载
第一种方式：插入系统光盘后以紧急救援模式启动，如果分区信息没有损坏原系统根目录会自动挂在到/mnt/sysimage
chroot /mnt/sysimage
grub-install --root-directory=/ /dev/sda
这里的--root-directory 变量应该指向boot目录的上一层目录， 后面接需要安装bootloader的硬盘设备
第二种方式：直接进入grub命令行接口进行安装
chroot /mnt/sysimage
grub ## 进入grub 命令行接口
root (hd#,#)
setup (hd#)
quit