Linux系统的组成部分
1、动态视角：内核+根文件系统
2、静态视角：磁盘分区+文件
Linux运行中的系统环境
1、用户空间：应用程序（进程或线程）
2、内核空间：内核代码（系统调用）
内核设计流派：
*单内核设计：把所有功能集成于同一个程序，如:Linux
*微内核设计：每种功能使用一个单独的子系统实现，如:windows
Linux内核特点
1、支持模块化：.ko（kernel object）
2、支持模块运行时动态装载或卸载
Linux内核的组成
1、核心文件：/boot/vmlinu-VERSION-release
2、ramdisk：中间临时根文件系统，动态创建出来的，使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件访问
CentOS 5：/boot/initrd-VERSION-release.img
CentOS 6、7：/boot/initramfs-VERSION-release.img
3、模块文件：/lib/modules/VERSION-release
CentOS系统初始化流程（内核级别）
POST –> BootSequence（BIOS）–> BootLoader（MBR）–> kernel（ramdisk）–> rootfs（readonly）–> /sbin/init(/etc/inittab)
第一步、POST：加电自检，检查硬件设备是否存在
1、用于实现POST的代码在主板上ROM(CMOS)芯片上。
2、主板上的ROM(CMOS)：主板上的一块可读写的并行或串行FLASH芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用户对某些参数的设定。(BIOS设置程序一般都被厂商整合在芯片中，因此BIOS设置有时也被叫做CMOS设置)
第二步、Boot Sequence：按次序查找各引导设备，第一个有引导程序的设备即为本次启动要用到的设备
BIOS：Basic Input Output System，基本输入输出系统。它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序，从CMOS中读写系统设置的具体信息。 其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制
第三步、BootLoader：引导加载器，程序
提供一个菜单，允许用户选择要启动的系统或不同的内核版本，把用户选定的内核装载到RAM中的特定空间中，解压、展开，而后把系统控制权移交给内核。
*Windows上的引导加载器：ntloader
*Linux上的引导加载器：
LILO：短小精悍的linux加载器，1024柱面之后无法加载，现在多用于安卓手机启动。
GRUB：GRand Unified Bootloader，统一引导加载器
GRUB 0.X(CentOS 5/6)：Grub Legacy
GRUB 1.X(CentOS 7)：：Grub2，完全重写，设计理念上很大改变
MBR:Master Boot Record,主引导记录
ext系列及GPT系列的文件系统的bootloader都在MBR中的前446个字节，MBR为该磁盘的第一个扇区（1st stage），共512字节。
MBR的组成：512bytes
446bytes：bootloader
46bytes：fat（GPT文件系统中不同）
2bytes：55AA（分区表有效性标识）
GRUP引导阶段：
这时候就可以看到我们的Centos系统了，但是一般都不需要操作，会自动启动系统。其实我们也可以自己手动启动系统的。
加载运行GRUB共可分为三步：
1、bootloader：1st stage，位于MBR中，为了引导2nd stage。
2、Partition：filesystem driver，1.5stage，mbr之后的扇区，让stage1中的bootloader能识别stage2所在在分区上的文件系统。
3、Partition：/boot/grub,2nd stage，位于boot基本磁盘分区中，GRUB的引导程序。
stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区
功用：
（1）提供菜单、并提供交互式接口
e：编辑模式，用于编辑菜单
c：命令模式，交互式接口
（2）加载用户选择的内核或操作系统
运行传递参数给内核
可隐藏此菜单
（3）为菜单提供了保护机制
为编辑菜单进行认真
为启用内核或操作系统进行认证
如何识别设备：
(hd#，#)
hd#：磁盘编号，用数字表示，从0开始编号
#：分区编号，用数字表示，从0开始编号
grub的命令行接口：
e：编辑模式，用于编辑菜单 c：命令模式，交互式接口 常用命令： help：获取帮助列表 help KEYWORD：详细帮助信息 find（hd#，#）/PATH/TO/SOMEFILE root(hd#,#) kernel /PATH/TO/SOMEFILE：设定本次启动时用到的内核文件，额外还可以添加许多内核支持使用的cmdline参数 例如：init=/path/to/init,selinux=0 initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE：设定为选定的内核提供额外文件的randisk boot：引导启动选定的内核
手动在grub命令行接口启动系统：
grub> root (hd#,#)
grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img
grub> boot
配置文件：/boot/grub/grub.conf
配置项： default=#: 设定默认启动的菜单项；落单项(title)编号从0开始； timeout=#：指定菜单项等待选项选择的时长； splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPMPICFILE：指明菜单背景图片文件路径； hiddenmenu：隐藏菜单； password [--md5] STRING: 菜单编辑认证； title TITLE：定义菜单项“标题”, 可出现多次；用来引导多个内核或者操作系统 root (hd#,#)：grub查找stage2及kernel文件所在设备分区；为grub的“根”; kernel /PATH/TO/VMLINUZFILE [PARAMETERS]：启动的内核 initrd /PATH/TO/INITRAMFSFILE: 内核匹配的ramfs文件；
第四步、kernel（ramdisk），加载内核
内核会自身初始化：
探测可识别到的所有硬件设备
加载硬件驱动程序（有可能会借助于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
ramdisk:
*Linux内核的特性之一：使用缓存和缓存来加速对磁盘上的文件访问
*辅助性文件，并非必须，这取决于内核是否能直接去的rootfs所在的设备
目标设备驱动，例如SCSI设备的驱动
逻辑设备驱动，例如LVM设备的驱动
文件系统，例如xfs文件系统
*ramdisk是一个简装版的根文件系统
用户空间的启动流程，/sbin/init(/etc/inittab)
设置默认运行级别–>运行系统初始化脚本，完成系统初始化–>关闭对应级别下需要停止的服务，启动对应级别下需要开启的服务–>设置登录终端[–>启动图形终端]
init程序的类型:
CentOS 5-:SysV init
配置文件：/etc/inittab
CentOS 6：Upstart
配置文件：/etc/inittab
/etc/init/*.conf
CentOS 7：Systemd
配置文件：/usr/lib/systemd/system/
/etc.systemd/system/
第五步、设置默认运行级别
运行级别：为了系统的运行或维护等目的而设定的机制
0-6：7个级别
0：关机，shutdown
1：单用户模式（single user），root用户无需认证，维护模式
2：多用户模式（multi user），会启动网络功能，但不会启动NFS，维护模式
3：多用户模式（multti user），完全功能模式，文本界面
4：预留级别，目前无特别使用目的，但习惯以同3级别功能使用
5：多用户模式（multti user），完全功能模式，图形界面
6：重启，reboot
默认级别：3,5
级别切换：init #
级别查看：who -r ，runlevel
第六步、系统初始化
内核加载完毕，会运行init程序，init进程起来后，系统启动的控制权移交给init进程
/sbin/init进程是所有进程的父进程，当init起来之后，它首先会读取配置文件/etc/inittab，进行以下工作：
1.执行系统初始化脚本(/etc/rc.d/rc.sysinit)，对系统进行基本的配置，以读写方式挂载根文件系统及其它文件系统，到此系统基本算运行起来了，后面需要进行运行级别的确定及相应服务的启动；
2.确定启动后进入的运行级别；
3.执行/etc/rc.d/rc，该文件定义了服务启动的顺序是先K后S，而具体的每个运行级别的服务状态是放在/etc/rc.d/rcn.d（n=0~6）目录下，所有的文件均链接至/etc/init.d下的相应文件。
4.有关key sequence的设置
5.有关UPS的脚本定义
6.启动虚拟终端/sbin/mingetty
7.在运行级别5上运行X
配置文件：/etc/inittab
每行定义一直action以及与之对应的process id：runlevels：action：process id：一个任务的标识符 runlevels：在哪些级别启动此任务；#，###，也可以为空，表示所有级别 action：在什么条件下启动此任务 process：任务 action： wait：等待切换至此任务所在的级别时执行一次 respawn：一旦此任务终止，就自动重新启动之 initdefault：设定默认运行级别，此时，process省略 sysinit：设定系统初始化方式，此处一般为指定/etc/re.d/rc.sysinit脚本 例如： id:3initdefault: si::sysinit:/etc/re.d/rc.sysinit （设定系统初始化方式） l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1 （等到运行级别为1时启动或关闭/etc/rc.d/rc3.d/目录下的服务脚本所控制服务） ... l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
系统初始化脚本：/etc/rc.d/rc.sysinit
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文件中定义的所有文件系统
（5）检测根文件系统，并以大写方式重新挂载根文件系统
（6）设置系统时钟
（8）激活lvm及软raid设备
（9）激活swap设备
（10）挂载额外设备的驱动程序
（11）清理操作
第七步、关闭对应级别下需要停止的服务，启动对应级别下需要开启的服务
在CentOS 5和6中，系统服务都被设计为一个单独的服务脚本，可以通过运行这些脚本来管理系统服务。在/etc/rc.d/目录下面有7个rc#.d格式的子目录（#为0-6的整数，对应着七个系统运行级别）
rc脚本：接受一个运行级别数字为参数
脚本框架：
for srv in /etc/re.c/rc#.d/K*,do
$srv stop
done
for srv in /etc/re.c/rc#.d/K*,do
$srv start
done
K*：要停止的服务；K##*，优先级，数字越小，越是优先关闭，依赖的服务先关闭，然后关闭被依赖的
S*要启动的服务；S##*，优先级，数字越小越是优先启动，被依赖的服务先启动，而依赖的服务后启动
/etc/init.d/*(/etc/rc.d/init.d/*)脚本执行方式：
# /etc/init.d/SRV_SCRIPT {start|stop|restart|status}
# service SRV_SCRIPT {start|stop|restart|status}
chkconfig命令：管控/etc/init.d/每个服务脚本在各级别下的启动或关闭状态
查看：chkconfig –list [name]
添加：chkconfig –add name
删除：chkconfig –del name
修改指定的链接类型：
chkconfig [–level LEVELS] name <on|off|reset>
–level LEVELS]：指定要控制的级别，默认为2345
注：正常级别下，最后启动的一个服务S99local没有链接至/etc/init.d下的某脚本，而是链接至/etc/rc.d/rc.local(/etc/rc.local)脚本，因此，不变或不需写为服务脚本的程序期望能开机自动运行时，直接放置于此脚本文件中即可。
第八步：启动终端
读取/etc/init/start-ttys.conf这个配置文件，完成启动终端的流程。其中会判定，如果运行级别为5的话，在启动tty1-6之后会再启动图像终端。
总结：系统启动流程
POST –> BootSequence（BIOS）–> BootLoader（MBR）–> kernel（ramdisk）–> rootfs（readonly）–> /sbin/init(/etc/inittab) –> 设置默认运行级别 –> 运行系统初始化脚本，完成系统初始化 –> 关闭对应级别下需要停止的服务，启动对应级别下需要开启的服务 –> 设置登录终端[–>启动图形终端]
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