Linux系统启动原理

2024-04-22 08:04
文章标签 linux 原理 系统启动

本文主要是介绍Linux系统启动原理，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Linux系统启动原理

  • 1.Linux系统启动原理
    • 1.1.启动过程
    • 1.2.启动相关文件详解
      • 1.2.1.系统启动文件/etc/grub.conf
      • 1.2.2.系统初始化/etc/rc.d/rc.sysinit
      • 1.2.3./etc/inittab运行级别
      • 1.2.4./etc/rc.d/init.d目录下启动脚本
      • 1.2.5.chkconfig设置开机自启动
      • 1.2.6.chkconfig开机启动示例
      • 1.2.7.systemctl设置开机自启动
      • 1.2.8.通过/etc/rc.d/rc.local添加启动命令

1.Linux系统启动原理

以下以虚拟机中安装redhat-6.x为例介绍启动过程。

1.1.启动过程

1、加载 BIOS 的硬件信息，根据设定取得第一个可开机引导设置，如：光驱，硬盘，网络，USB； 如果是硬盘为第一引导。
通过点击虚拟机电源-》打开电源时进入固件。或者按F2启动，进入boot。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
按tab键移动，选择boot选项
在这里插入图片描述
2、读取硬盘中 MBR 的 boot Loader (亦即是 grub，Lilo 等程序)；
　硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR）。它由三个部分组成，主引导程序、硬盘分区表DPT（Disk Partition table）和硬盘有效标志（55AA）。
在这里插入图片描述
注：磁盘默认一个扇区大小为：512字节。即总字节数为： 446(主引导程序) + 16*4(DPT分区表) + 2(MBR有效标识位)=512
在总共512字节的主引导扇区里包含三部分：
第一部分是：主引导程序（boot loader）占446个字节。主引导程序，它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。
第二部分是Partition table区（分区表），即DPT，占64个字节，硬盘中分区有多少以及每一分区的大小都记在其中。每个分区表项长16个字节，共64字节为分区项1、分区项2、分区项3、分区项4。
第三部分是MBR有效标识位，占2个字节，固定为55AA。如果这个标志位0xAA55，就认为这个是MBR。

3、GRUB菜单
GRUB（GRand Unified Bootloader简称“GRUB”）是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。
a、依据 boot loader 的设定，到引导分区加载 Kernel ，Kernel 会开始侦测硬件并加载驱劢程序；
b、在硬件驱动成功后，Kernel 会主动执行 init 程序，而 init 会取得 run-level 信息；
c、init 执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 文件来准备软件执行的作业环境 (如网络、时区等)；
d、 init 执行 run-level 下各个服务并启动 (script 方式)；
e、init 执行开机后自动运行脚本 /etc/rc.d/rc.local 文件；
f、 init 执行虚拟终端机控制程序 mingetty 来启动 login 程序，最后就等待用户登入啦；
如图：
在这里插入图片描述

1.2.启动相关文件详解

1.2.1.系统启动文件/etc/grub.conf

[root@node103 ~]# vim /boot/grub/grub.conf
[root@node103 ~]# ll /etc/grub.conf
lrwxrwxrwx. 1 root root 19 04月 24 03:25 /etc/grub.conf -> …/boot/grub/grub.conf

1.2.2.系统初始化/etc/rc.d/rc.sysinit

系统初始化，例如 主机名 和/etc/fstab selinux、network等都在这里指定，执行rc.sysinit 完成了包括mount分区、激活swap 、加载modules等重要的工作。

1.2.3./etc/inittab运行级别

init进程是系统启动之后的第一个用户进程，所以它的pid(进程编号)始终为1。init进程上来首先做的事是去读取/etc/目录下inittab文件中initdefault id值，这个值称为运行级别(run-level)。它决定了系统启动之后运行于什么级别。运行级别决定了系统启动的绝大部分行为和目的。这个级别从0到6 ，具有不同的功能。

[root@node103 ~]# vim /etc/inittab
[root@node103 ~]# vim /etc/inittab
# Default runlevel. The runlevels used are:
#   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
#   1 - Single user mode
#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
#   3 - Full multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11
#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this)
# 
id:3:initdefault:

运行级定义如下：
0 - 停机(千万别把initdefault设置为0，否则系统永远无法启动)
1 - 单用户模式
2 - 多用户，没有 NFS
3 - 完全多用户模式(标准的运行级，默认系统启动级别)
4 – 系统保留的
5 - X11 (x window)
6 - 重新启动 (千万不要把initdefault 设置为6，否则将一直在重启 )

1.2.4./etc/rc.d/init.d目录下启动脚本

系统所有启动脚本放置在 /etc/rc.d/init.d下。
rc[0-6].d ：放置的是 /etc/rc.d/init.d目录下脚本的链接，对应于不同的runlevel下起不同的服务，这些目录下都 是一些符号连接， 连接到/etc/rc.d /init.d下的一些文件，命名格式是:
S{number}{name}：S开头的表示全部开机执行启动，S开始的文件向脚本传递start参数，number决定执行的顺序，越小越优先。
K{number}{name}：K开头的表示开机不启动，K开始的文件向脚本传递stop参数，number决定执行的顺序，越小越优先。

示例：
1、以/etc/init.d/network为例，查看该文件内容如下：

[root@node103 rc3.d]# vim /etc/init.d/network
#! /bin/bash
#
# network       Bring up/down networking
#
# chkconfig: 2345  10		90

观察chkconfig的那一行, 2345：表示在runlevel 2 3 4 5下被启动, 即启动rc2.d、rc3.d、rc4.d、rc5.d这几个目录下的S10network脚本。
10：是为此服务的启动顺序,越小越优先执行。
90：为关机顺序。
在这里插入图片描述

1、查看/etc/rc相关文件，可以看到rc有rc0-rc6目录。
在这里插入图片描述
2、以/etc/init.d/network为例，该文件与/etc/rc2.d/S10network建立有软连接，即系统在启动时自动启动network.
在这里插入图片描述

1.2.5.chkconfig设置开机自启动

chkconfig相关命令：
在这里插入图片描述
chkconfig –-add 【服务名】 //把服务添加到chkconfig列表
chkconfig --del 【服务名】 //把服务从chkconfig列表中删除
chkconfig 【服务名】 on //开启开机自动启动
chkconfig 【服务名】 off //关闭开机自动启动
chkconfig --list //查看所有chklist中服务
chkconfig --level 2345 【服务名】 【on|off|reset|resetpriorities】

以下是redhat7以前查看方式
查看服务设置方式
[root@node103 ~]# chkconfig --list network
network        	0:关	1:关	2:开	3:开	4:开	5:开	6:关
[root@node103 ~]# 
可以看到network服务在2、3、4、5都设置为开机自启动，0/6为关机。[root@node103 rc3.d]# chkconfig network on
[root@node103 rc3.d]# ls *network*
S10network
[root@node103 rc3.d]# 
#说明，如果在此级别下开机启动，就不再显示其关机顺序了设置开机关闭network服务
[root@node103 rc3.d]# chkconfig network off
[root@node103 rc3.d]# 
[root@node103 rc3.d]# 
[root@node103 rc3.d]# ls *network*
K90network
[root@node103 rc3.d]# 
#说明，如果在此级别下启动就显示关机。

1.2.6.chkconfig开机启动示例

通过以上/etc/init.d目录及/etc/rc[0-6].d目录及相关命令的了解，接下来就可以自己制作脚本设置开机自启动了，以redis服务为例。
步骤：
1、安装redis服务

wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.4.tar.gz
tar -xf redis-5.0.4.tar.gz

2、编写脚本文件，将脚本文件放在/etc/init.d/目录下。

#!/bin/sh
# chkconfig: 2345 10 90  
# description: Start and Stop redis   #找到本机安装redis后，存放redis命令的目录
PATH=/usr/local/bin:/sbin:/usr/bin:/bin#redis的默认端口， 要和下文中的redis.conf中一致
REDISPORT=6379#redis服务端的命令
BASE_HOME=/opt/redis-5.0.4/#redis服务端的命令
EXEC=$BASE_HOME/src/redis-server#redis客户端的命令  这两个一般都在 PATH目录下
REDIS_CLI=$BASE_HOME/src/redis-cli#reids的进程文件生成的位置
PIDFILE=/var/run/redis.pid#redis的配置文件所在的目录 
CONF=$BASE_HOME/redis.conf
#AUTH="1234"  这句没什么用可以不要  function start(){echo "staring redis server..........."ps -ef | grep redis-server | grep -v grepif [ $? -eq 0 ];thenecho "redis server is running......."   elseecho "start redis server"$EXEC $CONF >$BASE_HOME/logs/redis.log 2>&1 &echo "staring redis server success !"ps -ef | grep $EXEC | grep -v grepfiecho "staring redis server end "
}function stop(){echo "stop redis server ......."param=`ps -ef | grep redis-server | grep -v grep | awk  '{print $2}'`if [ "$param" = "" ];thenecho "redis server not running"# exit 1fifor item in ${param[*]}doecho "stop process num: $item"sudo kill -9 $itemecho " stop redis server success"doneecho "staring redis server end "
}function status(){echo "check redis status......."param=`ps -ef | grep redis-server | grep -v grep | awk  '{print $2}'`if [ "$param" = "" ];thenecho "redis server not running"exit 1elseecho "redis server is running"echo $paramfi	echo "check redis server end "
}case "$1" in   start)echo "staring redis server: ${0}"stopstart;;   stop)stop;;status)status		;;                restart)   ${0} stop   ${0} start   ;;   *)   echo "Usage: /etc/init.d/redis {start|stop|restart|force-reload}" >&2  exit 1  
esac

4、通过chkconfig 设置开机自启动。

[root@node103 redis-5.0.4]# chkconfig redis on
[root@node103 redis-5.0.4]# chkconfig --list redis
redis          	0:关	1:关	2:开	3:开	4:开	5:开	6:关
[root@node103 redis-5.0.4]#

在这里插入图片描述
3、查看在/etc/rc[n].d目录下建立的软连接

#!/bin/sh
# chkconfig: 2345 10 90  
# description: Start and Stop redis

由于我们chkconfig 设置系统runlevel在 2、3、4、5这几个基本启动时执行，故查看结果如下
在这里插入图片描述
以上表示通过chkconfig设置redis服务开机自启动成功。

1.2.7.systemctl设置开机自启动

以redis服务为例。
步骤：
1、安装redis服务

wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.4.tar.gz
tar -xf redis-5.0.4.tar.gz

2、编写脚本文件，将脚本文件放在/etc/init.d/目录下。
参考以上《chkconfig开机启动示例》，编写redis脚本

3、添加service服务
vim /etc/systemd/system/redis.service

#!/bin/bash#导入路径
export REDIS_HOME=/opt/redis-5.0.4/
export PATH=$PATH:$REDIS_HOME#服务的说明
[Unit]
#描述服务
Description=redis server
#描述服务类别
After=network.target remote-fs.target nss-lookup.target#服务运行参数的设置
[Service]
Environment="REDIS_HOME=$REDIS_HOME"
#forking是后台运行的形式
Type=forking
#启动服务的具体运行命令
ExecStart=/opt/redis-5.0.4/src/redis-server /opt/redis-5.0.4/redis.conf
#重启命令
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
#停止命令
ExecStop=ps -ef | grep redis-server | grep -v grep | awk '{print $2}' | xargs kill -9
#服务分配独立的临时空间
PrivateTmp=true#服务安装的相关设置，可设置为多用户
[install]
WantedBy=multi-user.target

详细说明：
[Service]的启动、重启、停止命令全部要求使用绝对路径
[Install]服务安装的相关设置，可设置为多用户

参数说明：
Description:描述服务
After:描述服务类别

[Service]服务运行参数的设置
Type=forking是后台运行的形式
User 服务启动用户
Group 服务启动用户组
ExecStart 为服务的具体运行命令
ExecReload 为重启命令
ExecStop 为停止命令
PrivateTmp=True表示给服务分配独立的临时空间

4、sytemctl设置开机自启动

[root@node103 ~]# 
[root@node103 ~]# systemctl daemon-reload
[root@node103 ~]# systemctl enable redis.service
[root@node103 ~]# systemctl start redis.service
[root@node103 ~]#
[root@node103 ~]# ps -ef | grep redis
root      38174      1  0 13:47 ?        00:00:00 /opt/redis-5.0.4/src/redis-server 127.0.0.1:6379
root      38181  30619  0 13:47 pts/2    00:00:00 grep --color=auto redis
[root@node103 ~]# 
[root@node103 ~]# systemctl stop redis.service
[root@node103 ~]# 
[root@node103 ~]# ps -ef | grep redis
root      38203  30619  0 13:48 pts/2    00:00:00 grep --color=auto redis
[root@node103 ~]#

1.2.8.通过/etc/rc.d/rc.local添加启动命令

    /etc目录：存放系统配置文件，包含所有应用程序的文件，也包含启动、关闭某个特定程序的脚本，例如：/etc/passwd，/etc/init.d/network等。/etc/rc[0-6].d/ 目录中的程序启动之后，表示系统启动完成。但是有一些程序我们是需要在系统启动之后随着系统一起启动的，这时我们并不需要自己把需要启动的服务链接到 /etc/rc[0-6].d/ 目录中，因为系统给我们准备了 /etc/rc.d/rc.local 配置文件。/etc/rc.d/rc.local文件会在Centos系统启动时执行，在每次系统启动时都会执行一次。所以可以把需要开机后执行的命令直接放在 /etc/rc.d/rc.local 配置文件即可。/etc/rc.local与/etc/rc.d/rc.local的关系：/etc/rc.local是/etc/rc.d/rc.local文件的软链接，也就是说他们是同一个文件，即在操作  /etc/rc.local等同于/etc/rc.d/rc.local。由于重启时是以root用户重启，故该文件需要保证root用户有脚本执行权限。

以下以redis服务为例介绍在 /etc/rc.local文件中添加开机启动命令。
1、安装redis服务

wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.4.tar.gz
tar -xf redis-5.0.4.tar.gz

2、编写脚本

 [root@node103 redis-5.0.4]# vim /opt/redis-5.0.4/redis.sh#!/bin/sh
# chkconfig: 2345 10 90  
# description: Start and Stop redis   
# wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.4.tar.gz
# tar -xf redis-5.0.4.tar.gz
# cd redis-5.0.4
# make & make install
##找到本机安装redis后，存放redis命令的目录
PATH=/usr/local/bin:/sbin:/usr/bin:/bin#redis的默认端口， 要和下文中的redis.conf中一致
REDISPORT=6379#redis服务端的命令
BASE_HOME=/opt/redis-5.0.4/#redis服务端的命令
EXEC=$BASE_HOME/src/redis-server#redis客户端的命令  这两个一般都在 PATH目录下
REDIS_CLI=$BASE_HOME/src/redis-cli#reids的进程文件生成的位置
PIDFILE=/var/run/redis.pid#redis的配置文件所在的目录 
CONF=$BASE_HOME/redis.conf
#AUTH="1234"  这句没什么用可以不要  function start(){echo "staring redis server..........."ps -ef | grep redis-server | grep -v grepif [ $? -eq 0 ];thenecho "redis server is running......."   elseecho "start redis server"$EXEC $CONF >$BASE_HOME/logs/redis.log 2>&1 &echo "staring redis server success !"ps -ef | grep $EXEC | grep -v grepfiecho "staring redis server end "
}function stop(){echo "stop redis server ......."param=`ps -ef | grep redis-server | grep -v grep | awk  '{print $2}'`if [ "$param" = "" ];thenecho "redis server not running"# exit 1fifor item in ${param[*]}doecho "stop process num: $item"sudo kill -9 $itemecho " stop redis server success"doneecho "staring redis server end "
}function status(){echo "check redis status......."param=`ps -ef | grep redis-server | grep -v grep | awk  '{print $2}'`if [ "$param" = "" ];thenecho "redis server not running"exit 1elseecho "redis server is running"echo $paramfi	echo "check redis server end "
}case "$1" in   start)echo "staring redis server: ${0}"stopstart;;   stop)stop;;status)status		;;                restart)   ${0} stop   ${0} start   ;;   *)   echo "Usage: /etc/init.d/redis {start|stop|restart|force-reload}" >&2  exit 1  
esac

3、添加开机自启动命令

[root@node103 ~]# 
[root@node103 ~]# vim /etc/rc.local 
#!/bin/bash
# THIS FILE IS ADDED FOR COMPATIBILITY PURPOSES
#
# It is highly advisable to create own systemd services or udev rules
# to run scripts during boot instead of using this file.
#
# In contrast to previous versions due to parallel execution during boot
# this script will NOT be run after all other services.
#
# Please note that you must run 'chmod +x /etc/rc.d/rc.local' to ensure
# that this script will be executed during boot.touch /var/lock/subsys/local
sh /opt/redis-5.0.4/redis.sh start

在这里插入图片描述
4、测试演示

[root@node103 ~]# ps -ef | grep redis
root      39338  30619  0 15:07 pts/2    00:00:00 grep --color=auto redis
[root@node103 ~]# reboot

在这里插入图片描述

这篇关于Linux系统启动原理的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/925225。

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