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Linux引導過程及服務控制

一. Linux的引導過程

(1) 開機自檢(BIOS):BIOS(Basic Input/Output System),基本輸入輸出系統,該系統儲存於主機板的ROM晶片上,計算機在開機時,會最先讀取該系統,然後會有一個加電自檢過程,這個過程其實就是檢查CPU和記憶體,計算機最基本的組成單元(控制器、運算器和儲存器),還會檢查其他硬體,若沒有異常就開始載入BIOS程式到記憶體當中。詳細的BIOS功能,這邊就不說了,BIOS主要的一個功能就是儲存了磁碟的啟動順序,BIOS會按照啟動順序去查詢第一個磁碟頭的MBR資訊,並載入和執行MBR中的Bootloader程式,若第一個磁碟不存在MBR,則會繼續查詢第二個磁碟(PS:啟動順序可以在BIOS的介面中進行設定),一旦BootLoader程式被檢測並載入記憶體中,BIOS就將控制權交接給了BootLoader程式。
(2) MBR引導: MBR(Master Boot Record),主引導記錄,MBR儲存於磁碟的頭部,大小為512bytes,其中,446bytes用於儲存BootLoader程式,64bytes用於儲存分割槽表資訊,最後2bytes用於MBR的有效性檢查。
(3) GRUB選單:
GRUB(Grand Unified Bootloader),多系統啟動程式,其執行過程可分為三個步驟:
    Stage1:這個其實就是MBR,它的主要工作就是查詢並載入第二段Bootloader程式(stage2),但系統在沒啟動時,MBR根本找不到檔案系統,也就找不到stage2所存放的位置,因此,就有了stage1_5
    Stage1_5:該步驟就是為了識別檔案系統
    Stage2:GRUB程式會根據/boot/grub/grub.conf檔案查詢Kernel的資訊,然後開始載入Kernel程式,當Kernel程式被檢測並在載入到記憶體中,GRUB就將控制權交接給了Kernel程式。
    PS:實際上這個步驟/boot還沒被掛載,GRUB直接識別grub所在磁碟的檔案系統,所以實際上應該是/grub/grub.conf檔案,該配置檔案的資訊如下:
grub.conf: 
#boot=/dev/sda
default=0 #設定預設啟動的title的編號,從0開始
timeout=5 #等待使用者選擇的超時時間
splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz #GRUB的背景圖片
hiddenmenu #隱藏選單
title CentOS (2.6.18-194.el5PAE) #核心標題
root (hd0,0) #核心檔案所在的裝置
kernel /vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/ #核心檔案路徑以及傳遞給核心的引數
initrd /initrd-2.6.18-194.el5PAE.img #ramdisk檔案路徑

(4) 載入Linux核心(Kernel):
Kernel,核心,Kernel是Linux系統最主要的程式,實際上,Kernel的檔案很小,只保留了最基本的模組,並以壓縮的檔案形式儲存在硬碟中,當GRUB將Kernel讀進記憶體,記憶體開始解壓縮核心檔案。講核心啟動,應該先講下initrd這個檔案,
  initrd(Initial RAM Disk),它在stage2這個步驟就被拷貝到了記憶體中,這個檔案是在安裝系統時產生的,是一個臨時的根檔案系統(rootfs)。因為Kernel為了精簡,只保留了最基本的模組,因此,Kernel上並沒有各種硬體的驅動程式,也就無法識rootfs所在的裝置,故產生了initrd這個檔案,該檔案裝載了必要的驅動模組,當Kernel啟動時,可以從initrd檔案中裝載驅動模組,直到掛載真正的rootfs,然後將initrd從記憶體中移除。
  Kernel會以只讀方式掛載根檔案系統,當根檔案系統被掛載後,開始裝載第一個程序(使用者空間的程序),執行/sbin/init,之後就將控制權交接給了init程式。

(5) Init程序初始化:
init,初始化,顧名思義,該程式就是進行OS初始化操作,實際上是根據/etc/inittab(定義了系統預設執行級別)設定的動作進行指令碼的執行,第一個被執行的指令碼為/etc/rc.d/rc.sysinit,這個是真正的OS初始化指令碼,簡單講下這個指令碼的任務(可以去看看實際指令碼,看看都做了什麼):
① 啟用udev和selinux;
② 根據/etc/sysctl.conf檔案,來設定核心引數;
③ 設定系統時鐘;
④ 裝載硬碟對映;
⑤ 啟用交換分割槽;
⑥ 設定主機名;
⑦ 根檔案系統檢測,並以讀寫方式重新掛載根檔案系統;
⑧ 啟用RAID和LVM裝置;
⑨ 啟用磁碟配額;
⑩ 根據/etc/fstab,檢查並掛載其他檔案系統;
⑪ 清理過期的鎖和PID檔案
1) /etc/inittab配置預設執行級別:
inittab檔案的結構:id runlevels action process
① id 用於在inittab檔案中唯一標識一個配置記錄
②runlevels 用於指定該記錄在哪些執行級別中執行
③action 用於描述記錄將執行哪種型別的動作
④ process 用於設定啟動程序所執行的命令
2) /etc/sysconfig/init:控制tty終端的開啟數量、終端顏色方案
3) /etc/init/rcS.conf:載入rc.sysinit指令碼,完成系統初始化任務
4) /etc/init/rc.conf:相容指令碼,負責各執行級別的呼叫處理
5) /etc/init/rcS-sulogin.conf:為單使用者模式啟動/sbin/sushell環境
6) /etc/init/control-alt-delete.conf:控制終端下的Ctrl+Alt+Del熱鍵操作
7) /etc/init/start-ttys.conf:配置tty終端的開啟數量、裝置檔案
8) /etc/init/tty.conf:控制tty終端的開啟

(6) Runlevel:
  runlevel,執行級別,不同的級別會啟動的服務不一樣,init會根據定義的級別去執行相應目錄下的指令碼,Linux的啟動級別分為以下幾種
  0:關機模式
  1:單一使用者模式(直接以管理員身份進入)
  2:多使用者模式(無網路)
  3:多使用者模式(命令列)
  4:保留
  5:多使用者模式(圖形介面)
  6:重啟

  在不同的執行級別下,/etc/rc.d/rc這個指令碼會分別執行不同目錄下的指令碼
• Run level 0 – /etc/rc.d/rc0.d/
• Run level 1 – /etc/rc.d/rc1.d/
• Run level 2 – /etc/rc.d/rc2.d/
• Run level 3 – /etc/rc.d/rc3.d/
• Run level 4 – /etc/rc.d/rc4.d/
• Run level 5 – /etc/rc.d/rc5.d/
• Run level 6 – /etc/rc.d/rc6.d/
  這些目錄下的指令碼只有K和S開頭的檔案,K開頭的檔案為開機需要執行關閉的服務,S開頭的檔案為開機需要執行開啟的服務。

二. 服務控制及優化啟動過程

(1) 系統服務控制
① 使用systemctl工具:
格式:systemctl控制型別 服務名稱
列:[[email protected]~]#systemctl start network
[[email protected]~]#systemctl restart network
[[email protected]~]#systemctl stop network
[[email protected]~]#systemctl status network
network.service - LSB: Bring up/down networking
Loaded: loaded (/etc/rc.d/init.d/network; bad; vendor preset: disabled)
Active: inactive (dead) since Tue 2018-11-06 21:02:31 CST; 4s ago
Docs: man:systemd-sysv-generator(8)
Process: 8108 ExecStop=/etc/rc.d/init.d/network stop (code=exited, status=0/SUCCESS)
Process: 4455 ExecReload=/etc/rc.d/init.d/network reload (code=killed, signal=TERM)
Process: 7834 ExecStart=/etc/rc.d/init.d/network start (code=exited, status=0/SUCCESS)

Nov 06 21:02:24 localhost.localdomainsystemd[1]: Starting LSB: Bring up/d...
Nov 06 21:02:24 localhost.localdomain network[7834]: Bringing up loopback ...
Nov 06 21:02:25 localhost.localdomain network[7834]: Bringing up interface...
Nov 06 21:02:25 localhost.localdomain network[7834]: [ OK ]
Nov 06 21:02:25 localhost.localdomainsystemd[1]: Started LSB: Bring up/do...
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomainsystemd[1]: Stopping LSB: Bring up/d...
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomain network[8108]: Shutting down interfa...
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomain network[8108]: [ OK ]
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomain network[8108]: Shutting down loopbac...
Nov 06 21:02:31 localhost.localdomainsystemd[1]: Stopped LSB: Bring up/do...
Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full.
② 啟動系統指令碼檔案:
格式:/etc/rc.d/init.d/服務名稱 控制型別
[[email protected]~]# /etc/init.d/network start
Starting network (via systemctl): [ OK ]
[[email protected]~]# /etc/init.d/network restart
Restarting network (via systemctl): [ OK ]
[[email protected]~]# /etc/init.d/network stop
Stopping network (via systemctl): [ OK ]

(2) 切換執行級別
① 檢視系統的執行級別:runlevelbr/>[[email protected]~]#runlevel
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參考文件:http://www.cnblogs.com/codecc/p/boot.html