系统启动和内核管理-创新互联

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

     --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/

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

splashp_w_picpath=(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/sysp_w_picpath/*

  /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/sysp_w_picpath

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/sysp_w_picpath

# 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/sysp_w_picpath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/sysp_w_picpath/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/sysp_w_picpath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

另外有需要云服务器可以了解下创新互联scvps.cn，海内外云服务器15元起步，三天无理由+7*72小时售后在线，公司持有idc许可证，提供“云服务器、裸金属服务器、高防服务器、香港服务器、美国服务器、虚拟主机、免备案服务器”等云主机租用服务以及企业上云的综合解决方案，具有“安全稳定、简单易用、服务可用性高、性价比高”等特点与优势，专为企业上云打造定制，能够满足用户丰富、多元化的应用场景需求。