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4、liunx开机启动详解

article 2024/11/2 17:27:19

一、操作系统引导常用概念理解

1）BIOS概念理解

BIOS是英文"Basic Input Output System"的缩略语，中文名称是"基本输入输出系统"它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。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。它是一段固件程序，主板上面CMOS芯片里写好的(CMOS芯片是一种低耗电存储器，其主要作用是用来存放BIOS中的设置信息以及系统时间日期。)

二、MBR概念理解

全新硬盘使用前必须分区格式化,硬盘初始化格式:MBR和GPT

1）MBR

主引导记录（MBR，Main Boot Record）是位于磁盘最前边的一段引导（Loader）代码。它负责磁盘操作系统(OS)对磁盘进行读写时分区合法性的判别、分区引导信息的定位，它由磁盘操作系统(OS)在对硬盘进行初始化时产生的。

位于整个硬盘的0磁道0柱面1扇区。在总共512字节的主引导扇区中，MBR只占用了其中的446个字节，另外的64个字节交给了DPT(Disk Partition Table硬盘分区表)，最后两个字节“55，AA”是分区的结束标志。这个整体构成了硬盘的主引导扇区。

主引导记录中包含了硬盘的一系列参数和一段引导程序（grub）。其中的硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确并且在系统硬件完成自检以后引导具有激活标志的分区上的操作系统，并将控制权交给启动程序。MBR是由分区程序(如Fdisk)所产生的，它不依赖任何操作系统，而且硬盘引导程序也是可以改变的，从而实现多系统共存。

MBR是计算机最先执行的硬盘上的程序，只有512字节大小。因为只有512字节，不能载入操作系统的核心，所以只能先载入一个可以载入计算机核心的程序，这个程序叫做引导程序。grub就是一个引导程序。Grub可以引导多种系统启动；

MBR分区表只能识别磁盘前面的2TB左右的空间，对于后面的多余空间只能浪费掉了，如果你的硬盘容量10TB的磁盘，那就很浪费了。而且只支持4个分区；

三、GPT概念理解

1)GPT

GPT名为GUID分区表。全局唯一的标识符（globally unique identifier，GUID）。这是一个正逐渐取代MBR的新标准。它和UEFI相辅相成——UEFI用于取代老旧的BIOS，而GPT则取代老旧的MBR。之所以叫作“GUID分区表”，是因为你的驱动器上的每个分区都有一个全局唯一的标识符（globally unique identifier，GUID）。

GPT磁盘的第一个扇区中同样有一个与MBR（主引导记录）类似的标记，叫做PMBR。PMBR的作用是，当使用不支持GPT的分区工具时，整个硬盘将显示为一个受保护的分区，以防止分区表及硬盘数据遭到破坏。而其中存储的内容和MBR一样。

GPT优点：

支持超过2T的磁盘（64位寻址空间）。

fdisk最大只能建立2TB大小的分区，创建一个大于2TB的分区使用parted，向后兼容MBR，必须在支持uEFI的硬件上才能使用（Intel提出，用于取代BIOS），必须使用64位系统

Mac、Linux系统都能支持GPT分区格式，Windows 7/8 64bit、Windows Server 2008 64bit支持GPT

四、GRUB概念理解

GNU 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。GRUB是多启动规范的实现，它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。它是一个多重操作系统启动管理器。用来引导不同系统，如windows，linux。

五、 Linux服务器启动流程详解

1）加载BIOS

当你打开计算机电源，计算机会首先加载BIOS信息，BIOS信息是如此的重要，以至于计算机必须在最开始就找到它。这是因为BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等。在此之后，计算机心里就有谱了，知道应该去读取哪个硬件设备了。

2）读取MBR

众所周知，硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR，也就是Master Boot Record，即主引导记录，它的大小是512字节，别看地方不大，可里面却存放了预启动信息、分区表信息。

系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后，就会将其复制到0x7c00地址所在的物理内存中。其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader，而具体到你的电脑，那就是lilo或者grub了。

3）运行Boot Loader

Boot Loader 就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。

Boot Loader有若干种，其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。

我们以Grub为例来讲解吧，毕竟用lilo和spfdisk的人并不多。

系统读取内存中的grub配置信息（一般为menu.lst或grub.lst），并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

4）加载内核

根据grub设定的内核映像所在路径，系统读取内存映像，并进行解压缩操作。此时，屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后，屏幕输出“OK, booting the kernel”。

系统将解压后的内核放置在内存之中，并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备，完成Linux核心环境的建立。至此，Linux内核已经建立起来了，基于Linux的程序应该可以正常运行了。

5）启动用户层init依据inittab文件来设定运行等级

内核被加载后，第一个运行的程序便是/sbin/init，该文件会读取/etc/inittab文件，并依据此文件来进行初始化工作。

其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级，其设定形式是“：id:5:initdefault:”，这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下：

0：关机

1：单用户模式

2：无网络支持的多用户模式

3：有网络支持的多用户模式

4：保留，未使用（安全模式）

5：有网络支持有X-Window支持的多用户模式（图形界面）

6：重新引导系统，即重启

6）init进程执行rc.sysinit

在设定了运行等级后，Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序，它做的工作非常多，包括设定PATH、设定网络配置（/etc/sysconfig/network）、启动swap分区、设定/proc等等。如果你有兴趣，可以到/etc/rc.d中查看一下rc.sysinit文件。

7）启动内核模块

具体是依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来装载内核模块。

8）执行不同运行级别的脚本程序

根据运行级别的不同，系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

9）执行/etc/rc.d/rc.local

你如果打开了此文件，里面有一句话，读过之后，你就会对此命令的作用一目了然：

# This script will be executed *after* all the other init scripts.

# You can put your own initialization stuff in here if you don’t

# want to do the full Sys V style init stuff.

touch test.txt

reboot

rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

10）执行/bin/login程序，进入登录状态

【启动图】

11）拓展

【参考】Linux关机命令总结_linux命令关机-CSDN博客

自动关机命令

shutdown.exe -a 　取消关机；
shutdown.exe -s 关机；
shutdown.exe -f　强行关闭应用程序；
shutdown.exe -m \ 计算机名　控制远程计算机；
shutdown.exe -i　显示图形用户界面，但必须是
Shutdown 的第一个参数；
shutdown.exe -l　注销当前用户；
shutdown -r 　关机并重启；
shutdown.exe -s -t (时间) 设置关机倒计时。

六、CentOS7.2与CentOS6.x区别及特点

CentOS6默认采用Sysvinit风格，Sysvinit就是system V风格的init系统，Sysvinit用术语runlevel 来定义"预订的运行模式"。Sysvinit 检查 '/etc/inittab' 文件中是否含有'initdefault' 项，该选项指定init的默认运行模式。Sysvinit 使用脚本，文件命名规则和软链接来实现不同的Runlevel,串行启动各个进程及服务。

CentOS7默认采用Systemd风格，Systemd是Linux系统中最新的初始化系统（init），它主要的设计目标是克服 Sysvinit 固有的缺点，提高系统的启动速度。

Systemd 和 Ubuntu 的 Upstart 是竞争对手，预计会取代 UpStart。Systemd的目标是尽可能启动更少的进程，尽可能将更多进程并行启动。如图3-8所示为CentOS6与CentOS7操作系统的区别：

图3-8 CentOS6与CentOS7操作系统区别

Linux操作系统文件系统类型主要由EXT3、EXT4、XFS等,其中CentOS6普遍采用EXT3和EXT4文件系统格式，而CentOS7默认采用XFS格式。如下为EXT3、EXT4、XFS区别：

EXT3只支持32,000个子目录，而EXT4支持无限数量的子目录；
EXT3类型文件系统支持最大16TB文件系统和最大2TB文件；
EXT4分别支持1EB（1EB=1024PB，1PB=1024TB）的文件系统，以及16TB的单个文件；
EXT4是第四代扩展文件系统（Fourth EXtended filesystem，EXT4）是Linux系统下的日志文件系统，是EXT3文件系统的后继版本；
EXT4磁盘结构的inode个数支持40亿，而且EXT4的单个文件大小支持到16T(4K block size) ；
XFS是一个64位文件系统，最大支持8EB减1字节的单个文件系统，实际部署时取决于宿主操作系统的最大块限制，常用语64位操作系统，发挥更好的性能；
XFS一种高性能的日志文件系统，最早于1993年，由Silicon Graphics为他们的IRIX操作系统而开发，是IRIX 5.3版的默认文件系统；
XFS于2000年5月，Silicon Graphics以GPL发布这套系统的源代码，之后被移植到Linux内核上，XFS特别擅长处理大文件，同时提供平滑的数据传输