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系统加电,Power ---up /Reset
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system startup --- BIOS/bootmonitor
stage 1 bootloader --- Master Boot Record
stage 2 bootloader --- Grub,LILO,etc.(其中Grub将stage2分为1.5和2)
kernel --- linux 内核空间
init --- user-sapce 用户空间
Operation
系统首次引导或重启时加电的瞬间处理器(cpu)执行存在于BIOS中的一段已知代码,而后选择一个可引导设备,pc可用来做引导的设备多样(灵活),BIOS需确定使用哪个设备来引导
将stage 1 的引导加载程序(bootloader)加载至RAM执行.bootloader大小小于512Bytes(一个扇区sector),主要工作是加载stage 2 的引导加载程序
stage2第二阶bootloader加载至RAM执行,通常屏幕有显示动画,将linux内核压缩形态映像和一个可选的初始RAM磁盘(initramfs临时根文件系统)加载至内存.stage2 bootloader控制权交给内核映像,解压和初始化,此阶段stage2 bootloader会检测系统硬件,枚举 系统链接的硬件设备,挂载根设备,加载内核必要的modules内核模块.
启动第一个用户空间程序(init).执行高级系统初始化工作.
cpu加电瞬间自动寻找BISO存放位置,在此之前不依靠任何软件纯硬件执行,开始执行BISO的第一步加电自检(POST):POST对硬件检测,BIOS第二步本地设备枚举和初始化.
BIOS有两部分组成:POST代码和运行时服务. POST完成后从内存清理出来;运行时服务依然存在于内存,目标操作系统能够继续使用BIOS运行时服务所提供的服务.
要引导一个操作系统,BIOS运行时会依据CMOS的设置定义的顺序来搜索处于激活状态并可以引导的设备.可引导设备可以是软盘、硬盘、CD-ROM、硬盘上的分区、网络上的设备.
搜索到可引导的硬盘(通常是硬盘)后,主引导记录(MBR)中包含主引导加载程序.(MBR是512Btyes的一个扇区(sector),位于磁盘的第一个扇区(0磁道0柱面1扇区))将MBR加载至RAM(Random Access Memory,随机存储器,与cpu直接交互数据,速度快),BIOS将控制权交给MBR.
MBR中的主引导加载程序(bootloader)是512Bytes的映像,其中包含bootloader程序代码和一个分区表.前446Bytes是主引导加载程序--其中包含可执行bootloader代码和错误消息文本.接下来64Bytes是分区表,共包含4个分区记录(每个分区64/4=16Bytes).MBR以2Bytes特殊字节(0xAA55)(magic number,魔数,多用来检测完整性)结束.用来检测MBR的有效性.
centos6 备份MBR的信息的方法: dd if=/dev/sda of=MBR.bak bs=1 conut=512 od -xa MBR.bak 查看以十六进制和ASCII码打印二进制文件
MBR中的主引导加载程序主要的工作是查找并加载次引导加载程序(即stage 2 bootloader),通过在分区表中查找一个激活分区后,扫描分区中的其他分区确保其他都是非活动的,此后将激活分区中的引导记录从设备中加载至RAM并执行.
次引导加载程序可形象的称为内核加载程序.主要任务是加载linux kernel和可选的初始RAM磁盘.
一般的pc机中,stage 1 bootloader和stage 2 bootloader统称为GRand Unified Bootloader(GRUB)或Linux Loader(LILO).
GRUB阶段的引导加载程序:
/boot/grub中包含了stage1,stage1.5,stage2引导加载程序,和其他引导加载程序及kernel,initramfs.
GRUB通过将两个阶段转化为三个阶段的引导加载程序实现的.
stage 1:MBR引导了一个1.5阶段的引导加载程序加载并运行(而不是直接将stage2中的次引导加载程序引导过来)
stage 1.5:引导加载程序,可以理解包含Linux内核映像的特殊文件系统.(比如/boot/grub/e2fs_stage1_5要从ext2或ext3中加载)
stage 2:等待stage1.5引导加载完成后stage2次引导加载器开始加载,完成之后,GRUB可以在接受请求的显示内核列表(在/etc/grub.conf中定义,软符号链接/etc/grub/menu.lst和/etc/grub.conf),可以选择内核和修改内核参数.甚至可是使用Grub命令行提供的命令对引导过程进行手工定义启动.
grub手工自定义:可以用initrd的映像引导一个kernel
grub>root (hd0,0) #定义可启动的设备 grub>kernel /vmlinuz #定义启动时的内核 grub>initrd /initramfs.img #定义initramfs镜像 grub>boot #按照手工定义的方式启动
将stage2的bootloader加载至内存后,就可以对文件系统进行查询,将默认的内核映像和initrd映像加载至内存中.当映像文件准备好之后,stage 2 bootloader调用内核映像.
内核映像被加载至内存中,stage2 bootloader控制权释放后,kernel 阶段开始.内核映像不是可执行的内核,是被压缩的kernel映像,通常是vmlinuz.在这个内核映像的前面是一个例程,实现少量的硬件设置,并从包含内核的映像中将kernel解压缩出来,而后将内核加载至高端内存中,如果有初始RAM磁盘映像,则将其一起加载至内存,并标明供以后使用.此后,该例程会调用内核,并开始启动内核引导的过程.
启动init.即第一个用户空间进程(user-sapce process).通过启用中断,抢占式的调度器就可以周期性的接管控制权,从而提供多任务能力.
在内核引导的过程中,初始RAM磁盘(initrd)是由stage 2 bootloader加载至内存中,被复制到RAM中并挂载到系统上.initrd会作为RAM中的临时根文件系统使用,允许内核在没有挂载任何物理磁盘的情况下完整的实现引导,由于与外围设备交互的模块可能是initrd的一部分,所以内核可以很小,但仍需要支持大量的可能的硬件配置,内核引导完成之后就可以将initrd根文件系统卸载掉,并挂载真正的文件系统.
当内核引导并初始化之后,内核就可以启动自己的第一个用户空间应用程序了,这是第一个调用标准函数库编译的程序.桌面系统中第一个启动的程序通常是/sbin/init进程.到这里系统准备就绪了.
centos5:SysV init 配置文件:/etc/inittab centos6:upstart 配置文件:/etc/inittab /etc/init/*.conf centos7:systemd 配置文件:/usr/lib/systemd/system,/etc/systemd/system
init相关的配置文件:/etc/inittab
每行定义一种action以及对应的process id:runlevel:action:process id: 一个任务的标志符 runlevel: 运行级别,空则标识所有的进程 action:定义任务的启动条件 process:任务 action: wait:等待切换至此级别是执行一次 respawn:一旦此任务终止,就自动重新启动 initdefualt:设定默认启动级别 sysinit:设定系统初始化的方式,此处一般指定/etc/rc.d/rc.sysinit
/etc/rc.d/rc 接受数字为参数
K##string:开机停止 (先KILL后start)数字越小越优先,依赖的服务先关闭,被依赖的后关闭 S##string:开机启动
/etc/init.d/
让程序接受chkconfig的管理 chkconfig --add services_name 不再接受chkconfig管理 chkconfig --del services_name 能被cokconfig所识别 #chkconfig: 运行级别 启动级别 关闭级别 chkconfig: --list name 显示单个的服务情况 修改控制的级别: --level LEVELS 默认2345 注:正常情况下,最后一个服务S99local没有连接至/etc/init.d下,而是直接指向了/etc/rc.local下,因此自定义的开机启动脚本直接放到/etc/rc.local中即可 /sbin/mingetty 会调用login程序; 打开基于vga的虚拟终端的还有getty等也可以.
以上次shell程序自动化编译的apache service为例(脚本实现apache批量自动化编译移步http://cityx.blog.51cto.com/9857477/1918435):
按照系统启动的流程及chkconfig的特性实现:
开机系统会运行/etc/init.d/下的脚本或程序,那么将自定义的脚本或程序放入该目录下就可以开机时被执行,当然将脚本的路径加入到rc.local下开机时也会被执行一般情况下值执行一次,我们的需求是作为可控的服务.
符合被chkconfig管理的服务脚本要求
# chkconfig: 2345 11 88 #脚本中需存在的格式 # description: This starts the Apache Daemon #centos6 可省
下面是我httpd服务(程序名为httpd)的脚本:将此脚本放入/etc/init.d下即可,留作下步用.
#!/bin/bash
#
# chkconfig: 345 98 01
#
httpdir=/app/apache/httpd
pidfile()
{
pgrep httpd > /app/apache/httpd/httpd.pid
}
VarVerification()
{
if [ -z $httpdir ] ;then
httpdir=/app/apache/httpd
fi
}
case $1 in
start)
VarVerification
$httpdir/bin/apachectl start 1>/dev/null 2>$httpdir/start.log
if [ $? -eq 0 ] ;then
if [ -d /app/apache/httpd ] ;then
pidfile
else
echo "The file 'httpd.pid' is not exist!"
exit 10
fi
else
exit 11
fi
;;
stop)
VarVerification
if [ -f $httpdir/httpd.pid ];then
$httpdir/bin/apachectl stop
if [ $? -eq 0 ] ;then
mv $httpdir/httpd.pid /tmp &>/dev/null
fi
else
pgrep httpd &>/dev/null
if [ $? -eq 0 ];then
$httpdir/bin/apachectl stop
fi
fi
;;
restart)
VarVerification
$httpdir/bin/apachectl restart
if [ $? -eq 0 ] ;then
pidfile
else
mv $httpdir/httpd.pid /tmp
fi
;;
status)
VarVerification
if [ -f $httpdir/httpd.pid ];then
echo "Apache service is running..."
else
echo "Apache service is DOWN!"
fi
esac[root init.d]# chkconfig --add httpd #接受chkconfig的支配 chkconfig --del httpd #不再接受chkconfig的支配 chkconifg --level 2345 httpd on #指定2345模式下开机自启动 [root init.d]# service httpd start #启动apache服务
[root init.d]# netstat -ntl
Active Internet connections (only servers)
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign Address State
tcp 0 0 :::80 :::* LISTEN
[root init.d]# service httpd {stop|start|restart|status} 停止,启动,重启,状态