CentOS5、6的启动流程
    Linux：kernel + rootfs，Linux系统就是内核加上根文件系统。
内核之上是库：
库：函数集合，function，函数具有调用接口，库函数不能单独执行，必须被其他程序调用
    过程调用：procedure，没有返回结果
    函数调用：function，有返回结果

程序：程序调用库或系统调用，完成业务，可以单独执行。

内核设计流派：
    单内核模式：Linux，把所有功能集成于同一个程序
    微内核模式：Windows，Solaris，每种功能使用一个单独子系统实现

Linux内核特点：
    支持模块化：.ko（是内核的模块，相对的有.so，共享对象模块，是共享库的模块文件）
    支持模块的动态装载和卸载；

    组成部分：
        核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release
            ramdisk：
                CentOS 5：/boot/initrd-VERSION-release.img
                CentOS 6：/boot/initramfs-VERSION-release.img
        模块文件：/lib/modules/VERSION-release
ramdisk是用文件来模拟磁盘，提供最开始的根文件系统，以装载系统启动必须的驱动。        

CentOS 系统启动流程：
    POST：加电自检
        ROM：CMOS，BIOS：Basic Input and Output System
        内存是ROM+RAM组成
    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用到的设备
        bootloader：引导加载器，程序
            windows：ntloader
            Linux：LILO——LInux LOader；GRUB——GRand Uniform Bootloader，GRUB有0.X版，叫做GRUB Legacy，GRUB 1.X，叫GRUB2
        bootloader功能：提供一个菜单，允许用户选择要启动系统或不同的内核版本；把用户选定的内核装载到内存中的特定空间中，解压、展开，并把系统控制权移交给内核；
    MBR：（0磁道0扇区）
        446：bootloader
        64：fat
        2：55AA

    GRUB：
        bootloader：1st stage
        disk：2nd stage

kernel：
    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

    init程序的类型：
        SysV：init，CentOS 5
            配置文件：/etc/inittab
        Upstart：init，CentOS 6
            配置文件：/etc/inittab, /etc/init/*.conf
        Systemd：systemd，CentOS 7
            配置文件：/usr/lib/systemd/system, /etc/systemd/system

    ramdisk：
        内核中的特性之一：使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件的访问
        ramdisk --> ramfs，CentOS5将ramdisk模拟成磁盘，导致内核再次缓冲
        CentOS5：initrd，工具程序：mkinitrd
        CentOS6：initramfs，工具程序：mkinitrd，dracut

系统初始化：
    POST --> BootSequence(BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) --> init

/sbin/init
    CentOS 5：
    运行级别：为了系统的运行或维护等应用目的而设定，共0-6，一个7个级别
        0 ：关机
        1 ：单用户模式（root，无须登录），single，维护模式；
        2 ：多用户模式，会启动网络功能，但不会启动NFS，维护模式；
        3 ：多用户模式，正常模式，文本界面
        4 ：预留级别，可同3级别
        5 ：多用户模式，正常模式，图形界面

        默认级别：3,5
        切换级别：init #
        查看级别：runlevel、who -r

各级别的不同之处，主要在于init按照配置文件进行的初始化的不同

配置文件：/etc/inittab   （CentOS 5）
每行定义一种action以及与之对应的process
    id ： runlevel ： action ： process
    action：
        wait：切换至此级别运行一次
        respawn：此process终止，就重新启动之
        initdefault：设定默认运行级别，process省略
        sysinit：设定系统初始化方式，此处一般指定为/etc/rc.d/rc.sysinit

示例：   
    id : 3 : initdefault : 
    si :  : sysinit : /etc/rc.d/rc.sysinit
    l0 : 0 : wait : /etc/rc.d/rc 0
    l1 : 1 : wait : /etc/rc.d/rc 1
    ........
    l6 : 6 : wait : /etc/rc.d/rc 6
    说明：rc 0-->意味着读取/etc/rc.d/rc0.d/目录下的文件（脚本链接），文件以K或S开头
        K*：K##*，##运行次序，越小越先运行，K是Kill要关闭的，数字越小的服务，通常为依赖到别的服务。
        S*：S##*，S是Start，要启动的，数字越小越先运行，数字小的服务，通常为被依赖到的服务。

        for srv in /etc/rc.d/rc0.d/K*;do
            $srv stop
        done
        for srv in /etc/rc.d/rc0.d/S*;do
            $srv start
        done

 

chkconfig命令：查看每个服务在不同级别下是启动还是关闭的。
chkconfig --list

    chkconfig --level 3 NetworkManager  off   修改级别下是启动还是关闭，即修改K或S
添加：
    SysV的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d （/etc/init.d）

        chkconfig --add name
测试添加自定义的服务：testsrv：
1）在/etc/rc.d/init.d目录下新建testsrv文件

2）给testsrv文件增加执行权限：
chmod +x testsrv
3）加到服务中去：
chkconfig --add testsrv
下图是添加服务前的文件

添加后，查看结果：

删除：
    chkconfig --del name
    chkconfig --del testsrv

修改指定的链接类型
    chkconfig [--level levels] name <on | off | reset>
        --level ####：指定要设置的级别；省略时表示2345

特殊的S99local服务：正常级别下，最后启动的一个服务，没有连接至/etc/rc.d/init.d目录下

指向的是上级目录的rc.local，是一个脚本文件，可以将不便或不需要写为服务脚本放于/etc/rc.d/init.d目录下，不需要chkconfig管理，但又想开机时自动运行的命令或脚本写入此文件。

/etc/rc.local也指向/etc/rc.d/rc.local

在init的最后，就是要启动一个供用户登录的会话窗口，使用户可以登录，登录后，启动bash进行交互操作。假设这个登录在inittab中如下：
tty1:2345：respawn：/usr/sbin/mingetty tty1
tty2:2345：respawn：/usr/sbin/mingetty tty2
......
tty6:2345：respawn：/usr/sbin/mingetty tty6
    mingetty会调用login程序，以验证用户登录合法性

/etc/rc.d/rc.sysinit：系统初始化脚本，完成以下功能
    （1）设置主机名
    （2）设置欢迎信息
    （3）激活udev和selinux
    （4）挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统
    （5）检测根文件系统，并以读写方式重新挂载根文件系统
    （6）设置系统时钟
    （7）激活swap设备
    （8）根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数
    （9）激活lvm及software raid设备
    （10）加载额外设备的驱动程序
    （11）清理操作

总结：（CentOS 5的init）
/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关闭的服务，启动需要启动的服务 --> 设置登录终端

CentOS 6：
    init程序为：upstart，由Ubuntu研制，其配置文件：/etc/inittab 、/etc/init/*.conf，主要是后者，即将CentOS5的inittab分割成多个.conf文件。

注意：/etc/init/*.conf文件语法，遵循upstart配置文件语法格式；

网上找的启动流程图：

CentOS5、6忘记密码的解决：
    启动系统时，设置其运行级别1：启动时，提示按任意键进入隐藏的GRUB菜单

    

按e键可以编辑菜单：

root (hd0,0)指定grub根目录所在设备位置，这里是第一个硬盘的第一个分区，这里root是grub的命令，指定boot所在的分区作为grub的根目录
kernel是加载内核，指定内核文件，以只读（ro）加载文件系统的根目录，即根分区，root=。。。参数指定文件系统根分区的位置，使用了lvm
initrd是将.img文件作为虚拟磁盘载入内存，模拟根文件系统，其上有少量驱动程序等，如要使用lvm，必须加载lvm文件系统驱动
以上指定的分区、设备可以参考下面查看到的信息

通过上面的信息，root(hd0,0)就是指定/boot所在的分区，即/dev/sda1，kernel加载的内核文件 /vmlinuz-2.6.32-754.el6.x86_64，实际上是(hd0,0)/vmlinuz-2.6.32-754.el6.x86_64，这里的根是指的boot分区，后面的参数root=/dev/mapper/vg_study610-lv_root，才是指定文件系统的根分区，其使用的是lvm，看上图，mount信息中根“/”的挂载设备就是这里的参数值。initrd是在没有加载文件系统根目录前，模拟的根文件系统，以提供部分驱动。如要想使用真正的根文件系统，必须加载lvm驱动，这个就要放在initrd的文件中。

这里编辑kernel这一行，这个命令行很长，具体如下：
kernel /vmlinuz-2.6.32-754.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/vg_study610-lv_root rd_NO_LUKS LANG=en_US.UTF-8 rd_NO_MD rd_LVM_LV=vg_study610/lv_swap SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto rd_LVM_LV=vg_study610/lv_root  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
在其后添加空格 1或single，表示运行于level 1级别。然后回车，确认修改，回到上一级菜单，然后按b键，表示启动运行这个内核。

不需要输入密码，直接以root登录了，然后可以修改密码。

GRUB（Boot Loader）：
grub legacy（grub1）
    stage 1：mbr
    stage1_5：mbr之后的扇区，让stage1中的bootloader能识别stage2所在的分区上的文件系统
    stage2：磁盘分区（/boot/grub/）
    配置文件：/boot/grub/grub.conf  <-- /etc/grub.conf
    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
            允许传递参数给内核|
            可隐藏此菜单
        （3）位菜单提供了保护机制
            为编辑菜单进行认证
            为启用内核或操作系统进行认证

如何识别设备：
    （hd#,#）：第一个#表示磁盘号，第二个#表示第#个分区，都是从0开始编号。

grub的命令行接口：
    find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE：查找特定文件
    root (hd#,#)：指定根目录
    kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE：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，如：
        init=/path/to/init ， selinux=0
    initrd l /PATH/TO/INITRAMFS_FILE：设定为选定的内核提供额外文件的ramdisk
    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 (hd0,0)
    grub>kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE
    grub>initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img
    grub>boot

grub配置文件：/boot/grub/grub.conf
    配置项：
        default=#：设定默认启动的菜单项；菜单项（title）标号从0开始
        timeout=#：指定菜单项等待选项选择的时长
        splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_PIC_FILE：指明菜单项背景图片文件路径
        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，引导不同的内核
            root (hd#,#)：grub查找stage2及kernel文件所在设备分区：为grub的“根”
            kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS] ：启动的内核
            initrd /PATH?TO?INITRAMFS_FILE：内核匹配的ramfs文件
            password [--md5] STRING：启动选定的内核或操作系统时进行认证

grub-md5-crypt：grub提供的加密工具

安装grub：grub-install命令
    (1)grub-install
        grub-install --root-directory=ROOT /dev/DISK
    (2)grub
        grub>root (hd#,#)
        grub set (hd#)

实验1：新增加一块硬盘，在此硬盘上安装grub并设置init为bash。（即为新盘安装系统）
    （1）新增一块硬盘



        （2）对新增的磁盘做分区

使用fdisk /dev/sdb进行分区

sdb1为boot分区，sdb2为swap分区，sdb3为根分区。
    （3）安装文件系统：

    （4）将sdb1挂载到当前系统中，sdb1作为新系统的boot分区

    （5）安装grub
运行grub-install：
    grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb

这里需要注意的是--root-directory的指定，这里是指定boot的根，实验的boot分区是挂载在/mnt/boot下，所以/mnt/boot应该为boot的根，但是grub安装程序会自动在根下创建boot子目录，所以，如果--root-directory指定为/mnt/boot的话，最终会创建/mnt/boot/boot/grub，所以根目录指定不包括boot子目录。如下的测试：

在grub目录下，可以看到stage1，stage1_5和stage2，stage1此时已经安装到了sdb磁盘的MBR，grub中缺少配置文件，手动创建一个。
同时，在boot的根目录下，此时还没有内核文件与ramfs文件，拷贝当前系统的文件到此目录下：


这里要注意的是：第一条 root (hd0,0)为何是(hd0,0)，因为最终这块磁盘要单独作为系统使用，这就成为了第一磁盘，第二条kernel中的root，是最终单独使用磁盘时，作为根目录的磁盘，即前面分区的sdb3，最终成为sda3。
然后，要成为文件系统的根，需要按照FHS，创建相应的目录结构：

拷贝bash程序到对应目录，作为新系统启动后运行的进程，一个程序要运行，不但要拷贝程序本身，还要有对用的共享库，测试拷贝的bash是否可用，可以将根切换到新系统：chroot /mnt/sysroot

修改一下grub.conf配置文件，将kernel命令添加参数init=/bin/bash，即限定kernel后的init是bash，而不是默认的init。
    （6）新建虚拟机，其硬盘使用刚才的磁盘。

    （7），启动新建的虚拟机

启动失败，原因是拷贝的内核中启动了selinux，在配置菜单中添加禁止selinux的参数：


系统引导成功。

实验2：本机grub损坏，但是系统还在运行中。
    （1）备份MBR，然后破坏MBR，但不破坏分区表，即MBR中的前446被破坏：

此时，重启系统就会出错。
    （2）使用grub-install修复：

如此，便修复了MBR。
    （3）还可以进入grub命令交互界面：
指定boot根：root (hd0,0)
修复： setup （hd0）

可以看到，setup检测到stage1不存在了，然后安装执行了stage1，在MBR，然后在随后的27个扇区安装的stage1_5。

如此，也修复完毕。

实验3：本机grub损坏，重启系统了，此时需要使用使用修复模式（Rescue）进行修复，需要另外的启动盘，如光盘、U盘等。
破坏MBR：

重新启动后：

链接ISO文件，从光驱启动：

最后一项回车：

选择Rescue a CentOS system，或者在第一个界面按Esc，进入命令行，键入：linux rescue

可以看到，已经发现了已安装的系统，并将其挂载到/mnt/sysimage下。

按回车，运行shell，在shell下，切换root到原来的系统

再次启动，可以引导。

CentOS6的界面：

以上方法恢复后，重新启动引导后出现如下警告：

等待重新加载后，启动成功。

Linux Kernel：
    单内核模式、但充分借鉴了微内核模式的优先，为内核引入模块化机制。
    内核组成部分：
        kernel：内核核心，一般为bzImage，通常在/boot目录下，名称为vmlinuz-VERSION-RELEASE
        kernel object：内核对象，一般放置于/lib/moudles/VERSION-RELEASE/目录下
        内核对象可以做成模块功能的，有三种选择：
            [ ]：N ，不选择，不编译此功能
            [M]：M，选择编译成模块
            [*] ：Y，编译成内核核心部分。
        辅助文件：ramdisk，两种
            initrd 和 initramfs
运行中的内核：uname命令
    uname [option]...
        -n：显示节点名称
        -r：显示VERSION-RELEASE号

    lsmod ：查看已经装载的内核模块，此命令读取的是/proc/modules文件的内容。

查看某模块详细信息：modinfo [option] 模块名
参数：-n、-p、-a、-d、-l

装载或卸载模块命令：modprobe 
装载：modprobe [-C config-file] [moudlename] [module parameters...]
    配置文件：/etc/modprobe.conf，/etc/modprobe.d/*.conf
卸载：modprobe [-r] modulename...

查询模块信息时，能够看到依赖关系，这个依赖关系是保存在/lib/modules/VERSION-RELEASE/modules.dep文件中，实际使用是将其编译成二进制，即modules.dep.bin文件。

depmod命令：内核模块依赖关系文件及系统信息映射文件的生成工具。
装载或卸载内核模块的其他命令：
    insmod [filename] [module option]
    rmmod modulename

/proc目录：
    内核把自己内部状态信息及统计信息，以及可配置参数通过proc伪文件系统加以输出。
    参数：
        只读：输出信息
        可写：可接受用户指定“新值”来实现对内核某功能或特性的配置，主要在 /proc/sys目录
        sysctl命令用于查看或设定此目录中诸多参数
            sysctl -w path.to.parameter=VALUE
        echo命令通过重定向的方式也可以修改大多数参数的值；
            echo "VALUE" > path/to/parameter

sysctl命令，配置文件为/etc/sysctl.conf
    (1)设置某参数： sysctl -w path.to.parameter=VALUE
    (2)通过读取配置文件设置参数：sysctl -p [/path/to/conf_file]
内核中的路由转发：是否开启功能是配置在如下位置的：
    /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

默认为0，没有开启路由转发功能
想修改为永久有效，可以编辑/etc/sysctl.conf:

将net.ipv4.ip_forward=0改为=1
修改后不会立即生效，需要重读配置文件

常用的几个参数：
    net.ipv4.ip_forward   ：路由转发
    vm.drop_caches    ：回收缓存
    kernel.hostname    ：主机名

/sys目录：
    sysfs：输出内核识别出的各硬件设备的相关属性信息，也有内核对硬件特性的设定信息；有些参数是可以修改的，用于调整硬件的工作特性。
udev通过此路径下输出的信息动态为各设备创建所需要设备文件；udev是运行在用户空间程序；专用工具：udevadmin、hotplug
udev为设备创建设备文件时，会读取其事先定义好的规则文件，一般在/etc/udev/rules.d及/lib/udev/rules.d目录下。

ramdisk文件的制作：
    mkinitrd [OPTION...] [<initrd-image>] <kernel-version>
        mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img  $(uname -r)
    dracut [OPTION]... <image>  <kernel-version>
        dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img  $(uname -r)

ramdisk文件是一个gz压缩文件，修改后缀名后，解压缩，再看文件类型，是cpio归档文件，将其展开，基本上是简化的根系统。sbin/目录下有switch_root，就是内核完成启动后最后的根切换要执行的程序。

编译内核：
    前提：
        （1）准备好开发环境；
        （2）获取目标主机上硬件设备的相关信息；
        （3）获取到目标主机系统功能的相关信息，例如要启用的文件系统；

    开发环境：
        Development Tools和Server Platform Development两个包组
    目标主机硬件设备相关信息：
        CPU：cat /proc/cupinfo 或lscpu 或x86info -a (这个需要安装yum install x86info)
        PCI设备：lspci -v 或 lsusb -v或lsblk 
    了解全部硬件设备信息，hal-device
    编译时可以使用现有配置文件模板，在/boot目录下有当前运行系统编译时的配置文件，可以作为新系统编译时的配置模板：/boot/config-2.6.32-754.el6.x86_64
    开始：
        （1）下载新版本内核源码：如linux-3.10.67.tar.gz   
        （2）解压到/usr/src下：tar xf linux-3.10.67.tar.gz -C /usr/src
        （3）做一个链接：理ln -sv linux-3.10.67.tar.gz linux
        （4）拷贝/boot/config-2.6.32-754.el6.x86_64到/usr/src/linux/下，命名为.config
        （5）make menuconfig，对新编译的版本进行配置

        （6）开始编译，make ，还可以启动多线程make -j 4
        因为make是终端相关的，如果一不小心关闭了终端，结果就悲剧了，所以可以使用screen，打开虚拟屏幕

使用Ctrl+ad退出。
执行make -j 4开始编译。此时终端断开，进入后编译依然存在。
screen -ls查看存在的虚拟屏幕，使用screen -r 编号 重新进入

        （7）make modules_install
        （8）make install
          安装bzImage为/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
          生成initramfs文件
          编辑grub配置文件
        （9）重启系统，并测试新内核