1、Linux 组成

• kernel 实现进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能等功能
• rootfs 包括程序和 glibc 库
  • 程序：二进制执行文件
  • 库：函数集合, function, 调用接口（头文件负责描述）

2、内核设计流派

• 宏内核(monolithic kernel)：又称单内核和强内核，Unix，Linux
  • 把所有系统服务都放到内核里，所有功能集成于同一个程序，分层实现不同功能，系统庞大复杂，Linux其实在单内核内核实现了模块化，也就相当于吸收了微内核的优点；
• 微内核(micro kernel)：Windows，Solaris，HarmonyOS
  • 简化内核功能，在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务，同时加入相互之间的安全保护，每种功能使用一个单独子系统实现，将内核功能移到用户空间，性能差

3、CentOS 6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. 核心执行init程序，并获取默认的运行信息
5. init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件，重新挂载根文件系统
6. 启动核心的外挂模块
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

3.1、硬件启动POST

• 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、键盘等硬件情况的检测
• 主板的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
• 主板的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

3.2 启动加载器 bootloader

• 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
• Linux的bootloader
  • LILO：LInux LOader，早期的bootloader，功能单一
  • GRUB: GRand Unified Bootloader, CentOS 5,6 GRUB 0.97: GRUB Legacy， CentOS 7 以后使用GRUB 2.02
• GRUB 启动阶段
  • primary boot loader :
    • 1st stage：MBR的前446个字节
    • 1.5 stage：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
  • secondary boot loader ：2nd stage，分区文件/boot/grub/

3.3、加载 kernel

• kernel 自身初始化过程
  • 探测可识别到的所有硬件设备
  • 加载硬件驱动程序（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
• 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
• 内核组成部分：
  • 核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release
    • ramdisk：辅助的伪根系统，加载相应的硬件驱动，ramdisk –> ramfs 提高速度
    • CentOS 5 /boot/initrd-VERSION-release.img
    • CentOS 6 以后版本 /boot/initramfs-VERSION-release.img
  • 模块文件：/lib/modules/VERSION-release

3.4、init初始化

POST –> BootSequence (BIOS) –> Bootloader(MBR) –> kernel(ramdisk) –>

rootfs(只读) –> init（systemd）

• 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

# 运行级别
# 为系统运行或维护等目的而设定；
# 0-6：7个级别，一般使用3, 5做为默认级别
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

# 切换级别
init #
# 查看级别
runlevel
who -r
# 定义运行级别
/etc/inittab

# CentOS 5 的inittab文件还定义以下内容
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文件每一行格式
id:runlevel:action:process
id：是惟一标识该项的字符序列
runlevels： 定义了操作所使用的运行级别
action： 指定了要执行的特定操作
     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
process：定义了要执行的进程

# CentOS 6 /etc/inittab和相关文件
# 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
/etc/inittab 设置系统默认的运行级别
/etc/init/control-alt-delete.conf
/etc/init/tty.conf
/etc/init/start-ttys.conf
/etc/init/rc.conf
/etc/init/prefdm.conf

# 初始化脚本 sysinit
/etc/rc.d/rc.sysinit

#系统初始化脚本功能
(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

# 服务管理
# 手动管理服务
service 服务 start|stop|restart
service --status-all

# 配置服务开机启动
chkconfig
ntsysv

# chkconfig 命令管理服务
# 查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形：
chkconfig [--list] [name]

#添加服务
SysV的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d (/etc/init.d)
#!/bin/bash
chkconfig: LLLL nn nn  #LLLL 表示初始在哪个级别下启动，-表示都不启动
description : 描述信息
chkconfig --add name

#删除服务
chkconfig --del name

#修改指定的运行级别
chkconfig [--level levels] name <on|off|reset>
说明：--level LLLL: 指定要设置的级别；省略时表示2345

# 非独立服务
# 服务分为独立服务和非独立服务
# 瞬态（Transient）服务被超级守护进程 xinetd 进程所管理，也称为非独立服务
# 进入的请求首先被xinetd代理

# 配置文件
/etc/xinetd.conf
/etc/xinetd.d/<service>

# 范例
# CentOS6 开启 telnet服务
yum -y install telnet-server
chkconfig telnet on
service xinetd start

# 开机启动文件 rc.local
/etc/rc.local
/etc/rc.d/rc.local


# 正常级别下，最后启动一个服务S99local没有链接至/etc/rc.d/init.d一个服务脚本，而是指向
了/etc/rc.d/rc.local脚本
# 不便或不需写为服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d/目录，且又想开机时自动运行的命令，可直接放置于/etc/rc.d/rc.local文件中
# /etc/rc.d/rc.local在指定运行级别脚本后运行
# 默认Ubuntu 无 /etc/rc.local 文件,可以创建此脚本文件并添加执行权限,rc.local的首行必须有shebang机制（#!）

3.5、CentOS 6 启动过程总结

POST
boot loader
vmlinux(initramfs.img)
roofs
/sbin/init
/etc/inittab 设置默认运行级别
/etc/rc.d/rc.sysinit 运行系统初始脚本完成系统初始化
/etc/rc#.d/Sxxxx 启动需要启动服务关闭对应下需要关闭的服务
/etc/rc.d/rc.local
设置登录终端