這篇文章給大家分享的是Centos7系統(tǒng)啟動流程,相信大部分人都還沒學(xué)會這個技能,為了讓大家學(xué)會,給大家總結(jié)了以下內(nèi)容,話不多說,一起往下看吧。

熟悉系統(tǒng)啟動流程對于我們學(xué)習(xí)Linux系統(tǒng)是非常有幫助的,雖然基礎(chǔ),但能幫助我們更加理解Linux系統(tǒng)的工作機(jī)制。以下將以CentOS發(fā)行版為例來介紹Linux系統(tǒng)的啟動流程,因為在CentOS 5、CentOS 6以及CentOS 7使用的初始化程序init各不相同,雖然CentOS 6和CentOS 7都有向后兼容,但在工作機(jī)制上仍有一些差異,因此以下主要介紹CentOS 5/6系統(tǒng)啟動流程。
CentOS的啟動流程總體順序如下(以CentOS 6為例):
POST --> Boot Sequence --> bootloader(MBR) --> Kernel --> 加載rootfs --> switchroot --> /sbin/init --> (配置文件:/etc/inittab, /etc/init/*.conf) --> 根據(jù)init配置文件設(shè)置默認(rèn)運行級別 --> 運行系統(tǒng)初始化腳本/etc/rc.d/rc.sysinit,完成系統(tǒng)初始化 --> 開啟或關(guān)閉用戶選定的對應(yīng)運行級別下所對應(yīng)的服務(wù) --> 啟動終端,打印登錄提示符。
注意:紅色部分代表內(nèi)核空間的系統(tǒng)啟動流程,紫色部分代表用戶空間的系統(tǒng)啟動流程。
接下來逐一詳解:
第一步:POST加電自檢
主要實現(xiàn)的功能是檢測各個外圍硬件設(shè)備是否存在而且能夠正常運行起來,實現(xiàn)這一自檢功能的是固化在主板上的ROM(主要代表為CMOS)芯片上的BIOS(Basic Input/Output System)程序;例如BIOS會檢測CPU、Memory以及I/O設(shè)備是否能夠正常運行,如果是個人計算機(jī)的話可能還會檢測一下顯示器。只要一通電,CPU就會自動去加載ROM芯片上的BIOS程序,是這樣來實現(xiàn)的。而檢測完成之后就進(jìn)行硬件設(shè)備的初始化。
第二步:Boot Sequence(選擇啟動設(shè)備以加載MBR)
主要實現(xiàn)的功能是選擇要啟動的硬件設(shè)備,選擇了之后就可以讀取這個設(shè)備上位于MBR里頭的bootloader了。這一步的實現(xiàn)是這樣的:根據(jù)BIOS中對啟動順序的設(shè)定,BIOS自己會依次掃描各個引導(dǎo)設(shè)備,然后第一個被掃描到具有引導(dǎo)程序(bootloader)的設(shè)備就被作為要啟動的引導(dǎo)設(shè)備。
第三步:加載bootloader(MBR)
這一步實現(xiàn)起來的步驟比較多,前面的BIOS通過讀取并執(zhí)行啟動設(shè)備的MBR中的bootloader,而bootloader要實現(xiàn)的功能就是提供一個菜單給用戶,讓用戶去選擇要啟動的系統(tǒng)或不同的內(nèi)核版本,然后把用戶選擇的內(nèi)核版本加載至RAM中的特定空間,接著在RAM中解壓、展開,而后把系統(tǒng)控制權(quán)移交給內(nèi)核。
grub是bootloader中的一種,就grub來說,為了打破在MBR中只有446Bytes用于存放bootloader這一限制,所以這一步的實現(xiàn)是這樣的:grub是通過分成三個階段來實現(xiàn)加載內(nèi)核這一功能的,這三個階段分別是:stage1, stage1.5以及stage2。其中:
stage1:存放于MBR的前446Bytes,用于加載stage1.5階段,目的是為了識別并驅(qū)動stage2(或者/boot)所在分區(qū)的文件系統(tǒng);
stage1.5:存放于MBR之后的扇區(qū),加載stage2所在分區(qū)的文件系統(tǒng)驅(qū)動,讓stage1中的bootloader能識別stage2所在分區(qū)的文件系統(tǒng);
stage2:存放于磁盤分區(qū)之上,具體存放于/boot/grub目錄之下,主要用于加載內(nèi)核文件(vmlinuz-VERSION-RELEASE)以及ramdisk這個臨時根文件系統(tǒng)(initrd-VERSION-RELEASE.img或initramfs-VERSION-RELEASE.img)。
概述:假如要啟動的是硬盤設(shè)備,首先我們的硬件平臺主板BIOS必須能夠識別硬盤,然后BIOS才能加載硬盤中的bootloader,而bootloader自身加載后就能夠直接識別當(dāng)前主機(jī)上的硬盤設(shè)備了;不過,能夠識別硬盤設(shè)備不代表能夠識別硬盤設(shè)備中的文件系統(tǒng),因為文件系統(tǒng)是額外附加的一層軟件組織的文件結(jié)構(gòu),所以要對接一種文件系統(tǒng),就必須要有對應(yīng)的能夠識別和理解這種文件系統(tǒng)的驅(qū)動,這種驅(qū)動就稱為文件系統(tǒng)驅(qū)動。而stage1.5就是向grub提供文件系統(tǒng)驅(qū)動的,這樣stage1就能訪問stage2及內(nèi)核所在的分區(qū)(/boot)了。
注意:kernel和initramfs的文件路徑均以grub的"根"作為起始目錄,且存放于stage2所在分區(qū)上;
需要注意的是,stage2、內(nèi)核以及ramdisk文件通常放置于一個基本磁盤分區(qū)之上,因為grub無法驅(qū)動lvm、高級軟raid等復(fù)雜邏輯設(shè)備,除非提供一個復(fù)雜的驅(qū)動接口,否則如果stage2及內(nèi)核等文件都存放在lvm等復(fù)雜邏輯設(shè)備上將無法被stage1所識別,更別說加載了!
第四步:Kernel自身初始化
Kerenl在得到系統(tǒng)控制權(quán)之后,首先要進(jìn)行自身初始化,而初始化的主要作用是:
(1)探測可識別到的所有硬件設(shè)備;
bootloader將系統(tǒng)控制權(quán)移交給內(nèi)核就好比如后朝推翻前朝,統(tǒng)治者(內(nèi)核)當(dāng)權(quán)之后,首先要檢查一下有哪些是前朝所留下的,例如有哪些領(lǐng)土、人力、財力、兵力可用等等。
(2)加載硬件驅(qū)動程序,即加載真正的根文件系統(tǒng)所在設(shè)備的驅(qū)動程序(有可能會借助于ramdisk加載驅(qū)動);
這就像統(tǒng)治者(內(nèi)核)在得知底下存在的人力、財力之后,開始將可以“為我所用”的人力納入麾下,聽自己使喚,而不聽使喚的殺掉;
(3)以只讀方式掛載根文件系統(tǒng);
如果有借助于ramdisk這個臨時文件系統(tǒng)(虛根),則在這一步之后會執(zhí)行根切換;否則不執(zhí)行根切換。
(4)運行用戶空間的第一個應(yīng)用程序:/sbin/init.
到這里內(nèi)核空間的啟動流程就結(jié)束了,而接下來是用戶空間完成后續(xù)的系統(tǒng)啟動流程。
注意:
ramdisk和內(nèi)核是由bootloader一同加載到內(nèi)存當(dāng)中的,ramdisk是用于實現(xiàn)系統(tǒng)初始化的、基于內(nèi)存的磁盤設(shè)備,即加載至內(nèi)存(的某一段空間)后把內(nèi)存當(dāng)磁盤使用,并在內(nèi)存中作為臨時根文件系統(tǒng)提供給內(nèi)核使用,幫助內(nèi)核掛載真正的根文件系統(tǒng)。而之所以能夠幫助內(nèi)核掛載根文件系統(tǒng)是因為在ramdisk這個臨時文件系統(tǒng)的/lib/modules目錄下有真正的根文件系統(tǒng)所在設(shè)備的驅(qū)動程序;除此之外,這個臨時文件系統(tǒng)也遵循FHS,例如有這些固定目錄結(jié)構(gòu):/bin, /sbin, /lib, /lib64, /etc, /mnt, /media, ...
因為Linux內(nèi)核有一個特性就是通過使用緩沖/緩存來達(dá)到加速對磁盤上文件的訪問的目的,而ramdisk是加載到內(nèi)存并模擬成磁盤來使用的,所以Linux就會為內(nèi)存中的“磁盤”再使用一層緩沖/緩存,但是我們的ramdisk本來就是內(nèi)存,它只不過被當(dāng)成硬盤來使用罷了,這就造成雙緩沖/緩存了,而且不會起到提速效果,甚至影響了訪問性能;CentOS 5系列以及之前版本的ramdisk文件為initrd-VERSION-RELEASE.img,就會出現(xiàn)上述所說到的問題;而為了解決一問題,CentOS 6/7系列版本就將其改為initramfs-VERSION-RELEASE.img,使用文件系統(tǒng)的方式就可以避免雙緩沖/緩存了,我們可以說這是一種提速機(jī)制。
需要注意的是,系統(tǒng)發(fā)行商為了適應(yīng)于各個不同的硬件接口,因此將各個不同的硬件接口的驅(qū)動組裝打包起來,例如在用戶第一次使用光盤安裝完系統(tǒng)之后,會動態(tài)探測當(dāng)前主機(jī)上的硬件設(shè)備并調(diào)用與之對應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動再做成ramdisk文件的。所以,ramdisk文件并非必須的,如果只是為了將Linux安裝于特定硬件平臺上,就可以直接把對應(yīng)的驅(qū)動編譯進(jìn)內(nèi)核即可,而不需要去使用ramdisk文件了。
第五步:init管理用戶空間服務(wù)進(jìn)程
init可以理解成是內(nèi)核派來管理用戶空間的使者,就好像天使代表上帝來訪問人間一樣。init這個初始化程序會根據(jù)其配置文件執(zhí)行一系列操作。雖然CentOS 5、CentOS 6以及CentOS 7的init配置 文件各不相同,但總體的啟動流程是不變的。
這一步的流程是:/sbin/init --> 根據(jù)init配置文件設(shè)置默認(rèn)運行級別 --> 運行系統(tǒng)初始化腳本/etc/rc.d/rc.sysinit,完成系統(tǒng)初始化 --> 關(guān)閉或啟動用戶選定的默認(rèn)運行級別所對應(yīng)的服務(wù) --> 啟動終端,打印登錄提示符
(1)根據(jù)init配置文件設(shè)置默認(rèn)運行級別
對于CentOS 5來說,初始化程序init是SysV init,其配置文件為:/etc/inittab;
對于CentOS 6來說,初始化程序init是upstart,其配置文件為:/etc/inittab, /etc/init/*.conf,也就是upstart將配置文件拆分成多個,在/etc/init/目錄下以conf結(jié)尾的都是upstart風(fēng)格的配置文件,而/etc/inittab僅用于設(shè)置默認(rèn)運行級別;
對于CentOS 7來說,初始化程序init是systemd,其配置文件為:/usr/lib/system/systemd/*, /etc/systemd/system/*;
看完上述內(nèi)容,你們掌握Centos7系統(tǒng)啟動的方法了嗎?如果還想學(xué)到更多技能或想了解更多相關(guān)內(nèi)容,歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道,感謝各位的閱讀!
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本文名稱:Centos7系統(tǒng)怎么啟動?-創(chuàng)新互聯(lián)
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