#23 centos5（RHEL）系列操作系统的启动流程、与命令mkinitrd、dracut的使用

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centos（RHEL）系列操作系统的启动流程：Intel x86兼容架构；

  Linux的系统组成：内核 + 应用程序  GUN/Linux：单纯的指Linux内核；

  从硬盘存储和启动操作系统的角度：

    Linux的系统组成：内核 + 根文件系统（rootfs）

    内核功能：进程管理，文件系统管理，内存管理，网络协议，驱动程序，安全功能，...

    Linux系统的系统运行环境可以分为两部分；

      内和空间：内核代码（系统调用）

        就是内核进程占用的CPU和内存资源的总和；

      用户空间：应用程序（进程或线程）

        就是各种存储于文件系统中的应用程序，在发起为进程或线程之后，占据的CPU和内存资源的总和；

  操作系统内核的设计流派：

    单内核设计：

      所有的功能全部集中于同一个程序；运行时表现为一个进程；

      Linux就是单内核设计

      Linux，我们不需要他成为最先进的，我们只是要使用它；

    微内核设计： 

      每种功能使用一个单独的子系统来实现；

      Windows，Solaris都是微内核审计

  Linux内核的特点：

    单内核 + 模块化：内核之中的功能更 + 各种模块提供的功能之和；

    为了能够提高工作效率，会为速度比较慢的iO设备提供缓冲和缓存；

  Linux内核的组成部分：

    内核核心文件：

      /boot/vmlinuz-VERSION-release

    centos5：

      /boot/vmlinuz-2.6.18-398.el5

    centos6：

      /boot/vmlinuz-2.6.32-573.el6.x86_64

    centos7：

      /boot/vmlinuz-3.10.0-327.el7.x86_64

    最新的内核版本：4.13-rc1

    内核模块文件：

      /lib/modules/KERNEL_VERSION/kernerl/

    ramdisk：

      centos 5：

        /boot/initrd-2.6.18-398.el5.img

      centos 6/7：

        /boot/initramfs-2.6.32-573.el6.x86_64

        /boot/initramfs-3.10.0-327.el7.x86_64.img     

    centos 5/6：

      生成ramdisk的工具：mkinitrd

    centos 7：

      生成ramdisk的工具：dracut mkinitrd

      rd和ramfs：

        ramdisk：双缓冲和双缓存；

        ramfs：提高效率，避免双缓冲和双缓存；

centos系列操作系统的启动流程（2）

  基于x86架构兼容平台研究系统启动流程；

  1.post：power-on self test，加电自检；

    ROM：read-only memory，只读存储器；

      CMOS：BIOS，basic input and output system，基本输出输出系统；

    X76架构的CPU可以线性寻址的物理孔村空间：ROM + RAM

  2.bootsequence：启动顺序；

    作用：决定到何种硬件设备上加载操作系统；

    方式；按照指定的次序查找各个引导设备，第一个被找出有引导程序的设备即为本次启动要用到的设备；

      BootLoader：引导加载器，程序；

        MBT：

          master（main）boot recorn：

            0磁道0扇区：

              446byte：BootLoader

              64byte：fat，file allocation table；

              2byte：magic-number，55AA，表示MBR有效；

        GPT：

      Windows：NTLDR

      Linux：

        Lilo：Linux loader，有缺陷，不能支持大硬盘；不超过1024柱面；

        grub：grand uniform BootLoader，全球统一引导加载器；

          centos 6-：

            grub 0.x：grub legacy

          centos 7：

            grub 1.x：grub2

        grub提供的功能：

          1.为用户提供一个菜单，菜单中列举的是各个可以启动的操作系统内核；

          2.可以将用户选定的内核核心文件装载到RAM中，解压缩并展开，将系统控制权移交给内核；

          3.交互式的命令行接口；

          4.菜单及内核启动的安全保障；

  3.内核的启动：

    自身初始化：

      1.探测能够识别到的所有的硬件设备；

      2.加载硬件的驱动程序，有可能会借助于ramdisk加载驱动；

      3.以只读的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

  4.init：

    init程序的类型：

      centos 5：sysV init

        配置文件：

          /etc/inittab

      centos 6：upstart init

        配置文件：

          /etc/inittab（几乎被废弃）；

          /etc/init/*.conf

      centos 7：systemd

        配置文件：

          /usr/lib/systemd/system/*

          /etc/systemd/system/*0

小结：

  系统初始化流程（内核级别）

    post --> bootsequence（BIOS）--> BootLoader（MBR）--> kernel（内核核心文件，只能放置在基本分区上）--> 

    [ramdisk] --> rootfs（read-only）--> /sbin/init

centos 5的sysV init的工作过程；

  centos 5 sysV init：

    运行级别（run level）：为了系统的运行或维护等目的而设置的管理机制；

      0-6：七个运行级别；

        # 0 - 关机，halt，shutdown；

        # 1 - 单用户模式（single user mode），root，无需验证；维护模式；

        # 2 - 多用户模式（multiuser），会启动网络功能；但是不会启动NFS，维护模式；

        # 3 - 多用户模式（full multiuser mode），完全的功能模式，仅使用CLI，不激活GUI；

        # 4 - 预留级别，目前无特别使用的目录；但是习惯上认为与3运行级别相同；

        # 5 - 多用户模式（full multiuser mode），完全的功能模式，默认激活GUI和CLI，默认使用的是GUI；

        # 6 - 重启，reboot

      通常会使用3,5运行级别作为此次系统启动的默认运行级别；

    查看当前系统的运行级别；

      who -r

      runlevel

    切换运行级别：

      init [0-6]

    init的配置文件：/etc/inittab，此配置文件有如下功能：

      1.在整个系统初始化的过程中要做那些任务；

        启动或关闭哪些后台服务；

        如何进行系统初始化；

        在验证用户的身份无误之后，如何为用户提供登录提示符，还要区分是图形界面还是文件界面；

        当备用电源失效或重新生效时，如何指挥系统操作；

        定义了按下“Ctrl + Alt + delete”组合键时，系统将采取什么行为；

      2.所有规定的任务如何执行；

        每一行定义一种操作，格式如下：

          id:runlevels:action:process

          id：一种操作的唯一标识符；

            l#，id，pf，pr，#，x，

          runlevel：指定任务执行所依赖的运行级别；

            ####，#，留空，

          action：在何种条件下启动此任务；

            wait：等待切换至此任务所在的运行级别时，运行一次；

            respawn：一旦此任务结束，就自动重新启动此任务；

            initdefault：用于设定默认的运行级别，通常后面的process省略

            sysinit：设置系统初始化的方式，一般情况下此处运行/etc/rc.d/rc.sysinit脚本；

            powerfail：

            powerokwait：

            ctrlaltdel：

          /etc/rc.d/rc.sysinit：

            1.设置主机名称；

            2.设置启动的欢迎信息；

            3.激活udev和selinux；

            4.挂载/etc/fstab文件中定义的所有有效文件系统；

            5.激活各个swap设备；

            6.检测rootfs，并且以读写的方式重新挂载rootfs；

            7.设置系统时间；

            8.根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数；

            9.激活lvm和软raid等高级逻辑设备；

            10.加载额外的设备的驱动程序；

            11.完成清理工作；

          /etc/rc.d/rc：

            根据特定的运行级别，启动或关闭/etc/rc.d/rc$runlevel.d/*

              K*：要停止的服务；K后面的两位数字表示优先级；数字越小优先级越高；依赖其他服务的服务应该优先关闭，被其他服务依赖的服务应该稍后关闭；

              S*：要启动的服务；S后面的两位数字表示优先级；数字越小优先级越高；被其他服务依赖的服务应该优先开启，依赖其他服务的服务应该稍后开启；

            rc脚本实际上可以接收一个运行级别作为其参数运行内容的；

            脚本框架：

              for i in /etc/rc.d/rc#.d/K* ; do

                $i stop

              done

              for i in /etc/rc.d/rc#.d/S* ; do

                $i start

              done             

  mkinitrd：建立要载入ramdisk的映像文件，以供Linux开机时载入ramdisk。

    选项：

      -f：若指定的映像问家名称与现有文件重复，则覆盖现有的文件； 

      -v：执行时显示详细的信息； 

      --omit-scsi-modules：不要载入SCSI模块； 

      --preload=<模块名称>：指定要载入的模块； 

      --with=<模块名称>：指定要载入的模块； 

      --version：显示版本信息。

    例子：

      mkinitrd -v -f myinitrd.img $(uname -r)

  dracut：建立要载入ramdisk的映像文件，以供Linux开机时载入ramdisk。

    例子：

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

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