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Linux系统启动流程、内核及模块管理、linux启动故障排除和自制linux

alen 分类:Linux入门 时间:2018/12/21 22:53:18 浏览: 评论: 加入收藏

Linux系统启动流程、内核及模块管理

Linux系统的组成部分组成:内核+根文件系统(kernel+rootfs)
内核(kernel): 进程管理(创建、调度、销毁等)、内存管理、网络管理(网络协议栈)、驱动程序、文件系统、安全功能
IPC:Inter Process Communication机制
本地进程间通信机制:消息队列、semerphor、shm(共享内存)
跨主机进程间通信机制:socket等
运行中的系统环境可分为两层:内核空间、用户空间
内核空间(模式):内核代码(特权级操作–>系统调用)
用户空间(模式):应用程序(进程或线程)

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):把所有功能集成于同一个程序
例如:Linux
微内核(micro kernel):每种功能使用一个单独子系统实现
例如:Windows, Solaris

Linux内核特点:
1、支持模块化: .ko(kernel object 内核对象)如:文件系统,硬件驱动,网络协议等
2、支持内核模块的动态装载和卸载

内核组成部分:
核心文件: /boot/vmlinuz-VERSION-release(本地版本号)
ramdisk(基于内存的磁盘设备(将内存当磁盘用)):辅助的伪根系统
CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img
基于ramdisk磁盘
CentOS6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img
基于ramddisk文件系统
img:磁盘镜像文件
模块文件:/lib/modules/VERSION-release
例如:/lib/modules/3.10.0-327.el7.x86_64/

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。

CentOS系统启动流程:
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
Boot Sequence: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
GRUB 1.X:GRUB2

功能:提供一个菜单,允许用户选择要启动的系统或不同的内核版本;把用户选定的内核装载到RAM中的特定空间中,解压、展开,而后把系统控制权移交给内核;

MBR:Master Boot Record (512bytes)
446bytes: bootloader(引导加载程序)
64bytes:fat 分区表(文件系统分配表)
2bytes: 55AA(魔数)非55AA为无效
GRUB:
primary boot loader : 1st stage, 1.5 stage
secondary boot loader : 2nd stage,分区文件

kernel:自身初始化
1、探测可识别到的所有硬件设备
2、加载硬件驱动程序(可能借助于ramdisk加载驱动)
3、以只读方式挂载根文件系统
4、运行用户空间的第一个应用程序:/sbin/init

init程序的类型:
CentOS 5之前:SysV init,
配置文件: /etc/inittab
CentOS 6:Upstart init
配置文件: /etc/inittab(基本没用了),
/etc/init/*.conf–>决定系统运行级别
CentOS 7:Systemd systemd
配置文件: /usr/lib/systemd/system/
/etc/systemd/system/

ramdisk:
linux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
系统初始化流程(内核级别):
POST –> BootSequence (BIOS) –>Bootloader(MBR) –> kernel(ramdisk) –> rootfs(只读) –> init(systemd)

/sbin/init CentOS6之前
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(shutdown)
1:单用户模式(无须认证,root自动登录),(single user), 维护模式
2: 多用户模式(multi user),启动网络功能,但不会启动NFS(网络文件系统);维护模式
3:多用户模式(multi user),正常完全功能模式;文本界面
4:预留级别;目前无特别使用目的,但可同3级别
5:多用户模式(multi user),正常完全功能模式;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

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Linux系统启动流程、内核及模块管理、linux启动故障排除和自制linux
 
 

runlevel
第一位:前一个级别
第二位:后一个级别

 

init初始化

init读取其初始化文件/etc/inittab决定init程序系统初始化过程中做什么?
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 5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