Linux系统启动及定制过程

CentOS的启动流程总体顺序如下:

POST -->Boot Sequence -->bootloader(MBR) -->Kernel -->加载rootfs -->switchroot -->/sbin /init -->(配置文件：/etc/inittab, /etc/init/*.conf) -->根据init配置文件设置默认运行级别 -->运行系统初始化脚本/etc/rc.d/rc.sysinit，完成系统初始化 -->开启或关闭用户选定的对应运行级别下所对应的服务 -->启动终端，打印登录提示符。

注：前面加粗部分代表内核空间的系统启动流程，后面未加粗部分代表用户空间的系统启动流程。

第一步：硬件启动过程

POST加电自检

主要实现的功能是检测各个外围硬件设备是否存在而且能够正常运行起来，实现这一自检功能的是固化在主板上的ROM(主要代表为CMOS)芯片上的BIOS(Basic Input/Output System)程序；例如BIOS会检测CPU、Memory以及I/O设备是否能够正常运行，如果是个人计算机的话可能还会检测一下显示器。只要一通电，CPU就会自动去加载ROM芯片上的BIOS程序，是这样来实现的。而检测完成之后就进行硬件设备的初始化。

选择启动设备以加载MBR

主要实现的功能是选择要启动的硬件设备，选择了之后就可以读取这个设备上位于MBR里头的bootloader了。这一步的实现是这样的：根据BIOS中对启动顺序的设定，BIOS自己会依次扫描各个引导设备，然后第一个被扫描到具有引导程序(bootloader)的设备就被作为要启动的引导设备。

MBR（Main Boot Record），是硬盘的0柱面，0磁道、1扇区（第一个扇区），称为主引导扇区，也称为主引导记录。它由三部分组 成：主引导程序（BootLoader）、硬盘分区表DPT（Disk Partition table）和硬盘有效标志（55AA）。

注：硬盘默认一个扇区大小为512字节。

第一部分，主引导程序（BootLoader）占446个字节，负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。

第二部分，硬盘分区表DPT占64个字节，有4个分区表项，每个分区表项占16个字节，硬盘中分区有多少以及每一个分区的大小都记 录在其中。

第三部分，硬盘有效标志，占2个字节，固定为55AA。如果这个标志位0xAA55，就认为这个是MB

第二步：GRUB引导阶段

不同的系统有不同的主引导程序（BootLoader）。Windows使用的是NTLDR（NT Loader，Windows NT系列 *** 作系统）、Bootmgr（Boot Manager，Windows Vista，7，8，10），Linux一般使用的是grub（也叫grub legacy）和grub2。GRUB程序加载执行并引导kernel（内核）程序，其中有三个阶段，Grub引导阶段的文件都在/boot/grub/目录下。

stage1： 这一阶段执行的就是系统安装时预先写入到MBR的Bootloader程序，即是存放在MBR的前446字节里的程序。它的任务仅是读取（加载）硬盘的0柱面，0磁道，2扇区的内容（/boot/grub/stage1）并执行。

stage1.5： 这一阶段是Stage1阶段和Stage2阶段的桥梁，功能是加载stage2所在分区的文件系统驱动，让stage1中的bootloader能识别stage2所在分区的文件系统，此后grub程序便有能力去访问/boot/grub/stage2。

stage2： 这一阶段读取并解析grub的配置文件/boot/grub/grub.cnf，根据配置文件加载内核镜像到内存中，通过initrd程序建立虚拟根文件系统，最后调用（转交）内核。

第三步：内部引导阶段

加载内核，核心开始解压，启动一些最核心的程序。为了让内核足够的轻小，硬件驱动并没放在内核文件里面。系统仅探测可识别到的所有硬件设备，加载硬件驱动程序，即加载真正的根文件系统所在设备的驱动程序（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。

第四步：init初始化阶段（系统初始化阶段）

虽然CentOS 5、CentOS 6以及CentOS 7的/etc/init配置文件内容各不相同，但总体的启动流程相同：/sbin/init -->根据/etc/inittab配置文件设置默认运行级别 -->运行系统初始化脚本/etc/rc.d/rc.sysinit，完成系统初始化 -->关闭或启动用户选定的默认运行级别所对应的服务 。

对于CentOS 5来说，初始化程序init是SysV init，其配置文件为：/etc/inittab； 对于CentOS 6来说，初始化程序init是upstart，其配置文件为：/etc/inittab， /etc/init/ .conf，也就是upstart将配置文件拆分成多个，在/etc/init/目录下以conf结尾的都是upstart风格的配置文件，而/etc/inittab仅用于设置默认运行级别； 对于CentOS 7来说，初始化程序init是systemd，其配置文件：/usr/lib/system/systemd/, /etc/systemd/system/ ；

具体执行过程：/sbin/init程序会读取/etc/inittab文件确认运行级别，然后执行/etc/rc.d/rc脚本，根据确认的运行级别启动对应/etc/rc.d/rc#.d/目录下的服务（#为0~6），与此同时执行系统初始化脚本/etc/rc.sysinit（软链接，指向/etc/rc.d/rc.sysinit），还会加载/etc/rc.local（软链接，指向/etc/rc.d/rc.local文件）用户自定义服务（脚本）。

CentOS7中初始化进程变为了systemd，systemd即为system daemon，是Linux下的一种init软件，开发目标是提供更优秀的框架以表示系统服务间的依赖关系，并依此实现系统初始化时服务的并行启动，同时达到降低Shell系统开销的效果，最终代替现在常用的System V与BSD风格的init程序。与多数发行版使用的System V风格的init相比，systemd采用了以下的新技术：A.采用Socket激活式与总线激活式服务，以提高相互依赖的各服务的并行运行性能；B.用Cgroup代替PID来追踪进程，即使是两次fork之后生成的守护进程也不会脱离systemd的控制。

第五步：启动终端

根据前面获取的运行级别来启动终端，mingetty程序是用于启动终端的，它会调用登录程序login，这样就能显示出登录提示符了，类似mingetty这种用于打开终端的程序还有getty等。而如果默认运行级别为5，则会打开图形界面。

第一步：硬件启动过程

这一步和CentOS6差不多，详细请看1.1内容。

第二步：GRUB引导阶段

从这一步开始，CentOS6和CentOS7的启动流程区别开始展现出来了。CentOS7的主引导程序使用的是grub2，执行过程是先加载boot.img、core.img两个镜像，再加载MOD模块文件，把grub2程序加载执行，接着解析配置文件/boot/grub/grub.cfg，根据配置文件加载内核镜像到内存，之后构建虚拟根文件系统，最后转到内核。

CentOS7中使用命令进行配置，而不直接去修改配置文件了。grub.cfg配置文件开头注释部分说明了由/etc/grub.d/目录下文件和/etc/default/grub文件组成。改好配置后都需要使用命令grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg，将配置文件重新生成。

第三步：内部引导阶段

这一步与CentOS6也差不多，加载驱动，切换到真正的根文件系统，唯一不同的是执行的初始化程序变成了/usr/lib/systemd/systemd。

第四步：init初始化阶段（系统初始化阶段）

CentOS7中我们的初始化进程变为了systemd。执行默认target配置文件/etc/systemd/system/default.target（这是一个软链接，与默认运行级别有关）。然后执行sysinit.target来初始化系统和basic.target来准备 *** 作系统。接着启动multi-user.target下的本机与服务器服务，并检查/etc/rc.d/rc.local文件是否有用户自定义脚本需要启动。最后执行multi-user下的getty.target及登录服务，检查default.target是否有其他的服务需要启动。

注意：/etc/systemd/system/default.target指向了/lib/systemd/system/目录下的graphical.target或multiuser.target。而graphical.target依赖multiuser.target，multiuser.target依赖basic.target，basic.target依赖sysinit.target，所以倒过来执行。

unit对象：unit表示不同类型的systemd对象，通过配置文件进行标识和配置；文件中主要包含了系统服务、监听socket、保存的系统快照以及其他与init相关的信息。（也就是CentOS6中的服务器启动脚本）

第五步：启动终端

systemd执行sysinit.target

systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务

systemd执行multi-user.target下面的/etc/rc.d/rc.local

Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务

getty.target是启动终端的systemd对象。如果到此步骤，系统没有指定启动图形桌面，到此就可以结束了，如果需要启动图形界面，要在此基础上启动桌面程序。

从 CentOS 7 版本之后，系统开始用 systemd 实现init进程，系统启动和服务器守护进程管理器功能，负责在系统启动或运行时，激活系统资源，服务器进程和其它进程。

unit表示不同类型的systemd对象，通过配置文件进行标识和配置；文件中主要包含了系统服务、监听socket、保存的系统快照以及其它与init相关的信息。

3.2 system unit文件格式

/usr/lib/systemd/system：发行版打包者使用，每个服务最主要的启动脚本设置，类似于之前的/etc/init.d/

/etc/systemd/system：系统管理员和用户使用，管理员建立的执行脚本，类似于/etc/rcN.d/Sxx的功能，比上面目录优先运行

/lib/systemd/system:：ubutun的对应目录

/run/systemd/system：系统执行过程中所产生的服务脚本，比上面目录优先运行

unit 格式说明：

service unit file文件通常由三部分组成：

Unit段的常用选项：

Service段的常用选项：

Install段的常用选项：

注意：对于新创建的unit文件，或者修改了的unit文件，要通知systemd重载此配置文件,而后可以选择重启。

首先在启动界面按e编辑启动参数,

将ro参数更改为rw init=/sysroot/bin/sh，按ctr + x启动系统

按下图执行命令更改root密码

有些时候，我们需要在终端启动一个程序，并使之运行——但是如果关闭终端，那么这个程序也就随着关闭了。那么有没有什么方法在关闭终端后，让已经从这个终端启动的程序继续运行呢？有以下方法

1.让linux忽略终端的hung up 信号，不关闭进程；

2.让此进程变为终端的非子进程。

方法一：

在终端输入命令：

# ./pso >pso.file 2>&1 &

解释：将pso直接放在后台运行，并把终端输出存放在当前目录下的pso.file文件中。

当客户端关机后重新登陆服务器后，直接查看pso.file文件就可看执行结果（命

令：#cat pso.file ）。

或者 在终端输入命令：

# nohup ./pso >pso.file 2>&1 &

解释：nohup就是不挂起的意思，将pso直接放在后台运行，并把终端输出存放在当前

目录下的pso.file文件中。当客户端关机后重新登陆服务器后，直接查看pso.file

文件就可看执行结果（命令：#cat pso.file ）。

方法二：

实现方案就是nohup命令。

例如要启动jboss，可以nohup ./run.sh &。这样就可以了，结尾的“&”符号表示后台启动jboss，从而不影响继续运行其他命令。

但这样有一个问题，nohup命令虽然可以让linux“放过”这个进程，但是nohup会同时把进程的控制台输出重定向到nohup.txt下（默认是这个文件），当然可以重定向为其他的文件，但是输出总会有的。

如果jboss运行很长时间，而且如果有很多控制台输出的话，nohup.txt文件就会变的很大很大。

通常项目中的日志都会输出到特定的日志文件或者输出到 数据库 中，也就是说控制台的输出对于程序的意义不大，那么可不可以抛弃掉这些输出呢？答案是肯定的。

这里讲解一下linux的重定向（注意，是linux的重定向，不是针对nohup）。

0、1和2分别表示标准输入、标准输出和标准错误信息输出，可以用来指定需要重定向的标准输入或输出。

在一般使用时，默认的是标准输出，既1.当我们需要特殊用途时，可以使用其他标号。例如，将某个程序的错误信息输出到log文件中：./program 2>log。这样标准输出还是在屏幕上，但是错误信息会输出到log文件中。

另外，也可以实现0，1，2之间的重定向。2>&1：将错误信息重定向到标准输出。

Linux下还有一个特殊的文件/dev/null，它就像一个无底洞，所有重定向到它的信息都会消失得无影无踪。

结合nohup，我们可以这样 nohup ./run.sh >/dev/null &

这是最简单的一种方式，既保证了程序能够一直后台执行，又能保证不会产生太大的nohup.txt文件。

方法三：

利用的linux的一个机制，让程序在subshell中执行，方法很简单，将命令用括号() 括起来即可。

ps -ef | grep test

可以看到run.sh的父进程为1，不是当前终端了，这样就能忽略hung up信号。

当然linux还可以动态的让程序后台运行或不被hung up 信号关闭，例如disown命令，setid命令等。

方法四：

如果是使用Ubuntu的话，你可以利用CTRL+ALT+T组合键打开终端。当然你也可以使用超级键（Windows键）打开Dash，搜索“TERM”，然后点击“Term”图标来打开终端窗口。

对于其他的桌面环境来说，例如XFCE、KDE、LXDE、Cinnamon以及MATE，你可以在菜单中找到终端。有些环境会在停靠栏或者面板上面包含终端图标。

通常情况下，你可以在终端里面直接输入应用程序名来启动一个应用程序。比如说，你可以通过输入“firefox”来启动Firefox。

在终端启动应用程序的好处是，你可以包含一些额外的参数。

例如，你可以通过下列命令来打开一个Firefox浏览窗口，然后利用默认的搜索引擎搜索相关信息：

firefox -search "linux.cn"

你可能会注意到，如果你启动Firefox，程序打开以后，回到了终端窗口控制，这就意味着你可以继续在终端进行工作。

通常情况下，如果你在终端启动了应用程序，控制会切换到新启动的应用程序，只有程序被关闭以后才会重新切换到终端控制。这是因为你在前台启动了这个程序。

如果要在Linux终端打开应用程序并且返回终端控制，那么你需要将应用程序启动为后台进程。

和下面所列的命令一样，我们可以通过增加一个（&）符号，将应用程序在后台启动。

libreoffice &

译者注：如果需要加参数的话，记得把&符号放在最后。

译者注：一般情况下，关闭终端时，在这个终端启动的后台程序也会被终止，要使终端关闭以后，后台程序依然保持执行可以使用下列命令

nohup command [arg...] &

如果应用程序目录没有安装在PATH变量包含的目录里面的话，我们就没有办法直接通过应用程序名来启动程序，必须输入应用程序的整个路径来启动它。

/path/to/yourprogram &

如果你不确定程序输入哪个Linux目录结构的话，可以使用find或者location命令来定位它。

可以输入下列符号来找到一个文件：

find /path/to/start/from -name programname

例如，你可以输入下列命令来找到Firefox：

find / -name firefox

命令运行的结果会嗖的一下输出一大堆，别担心，你也可以通过less或者more来进行分页查看。

find / -name firefox | more find / -name firefox | less

当find命令查找到没有权限访问的文件夹时，会报出一条拒绝访问错误，

你可以通过sudo命令来提示权限。当然，如果你没有安装sudo的话，就只能切换到一个拥有权限的用户了。

sudo find / -name firefox | more

如果你知道你要查找的文件在你的当前目录结构中，那么你可以使用点来代替斜杠：

sudo find . -name firefox | more

你可能需要sudo来提升权限，也可能根本就不需要，如果这个文件在你的主目录里面，那么就不需要使用sudo。

有些应用程序则必须要提升权限才能运行，否则你就会得到一大堆拒绝访问错误，除非你使用一个具有权限的用户或者使用sudo提升权限。

这里有个小窍门。如果你运行了一个程序，但是它需要提升权限来 *** 作，输入下面命令试试：

sudo !!

方法五：

在Unix/Linux下如果想让程序独立终端运行，一般都是使用 &在命令结尾来让程序自动运行。(命令后可以不追加空格)

打开gnome-terminal，执行如下命令：

delectate@delectate:~$ totem &[1] 8510delectate@delectate:~$ 有几点需要注意：

已经启动的程序依然attach于当前pts，只有当前终端模拟器关闭（使用exit命令退出），进程自动被tty继承。delectate@delectate:~$ ps -e | grep totem//程序已被以totem &形式启动，当前附在pts0上8819 pts/000:00:00 totemdelectate@delectate:~$ ps -e | grep totem //pts0的模拟终端被exit命令关闭，totem自动附在tty8819 ?00:00:00 totemdelectate@delectate:~$

具有debug输出的进程，需要按enter键进行中断当前debug输出。但是如果程序持续进行printf，你将无法输入任何命令。delectate@delectate:~$ vlc &[1] 8850delectate@delectate:~$ VLC media player 1.0.6 Goldeneye[0x8b998b0] main libvlc: Running vlc with the default interface. Use ‘cvlc’ to use vlc without interface. //enter presseddelectate@delectate:~$ //show a clean terminal now** (:8850): CRITICAL **: giop_thread_request_push: assertion `tdata != NULL’ failed //仍然在输出数据…… //关闭程序[1]+ Done vlcdelectate@delectate:~$

你无法记录程序的debug输出结果。

只有当虚拟终端是 $ 或者 # 时候，才可以关闭此终端，否则可能导致已经启动的进程被关闭（按enter——如果程序持续输出信息而没有出现 $ 或 #）

使用nohup命令:

nohup描述：Run COMMAND, ignoring hangup signals.（忽略任何中断/挂起信号，使命令继续执行）

但是当你尝试使用命令：

1nohup command

时候却会遇到不大不小的麻烦……

delectate@delectate:~$ nohup vlcnohup: ignoring input and appending output to `nohup.out’

是的，虽然它自动把debug信息记录到nohup.out文件，但是你却无法使用这个终端进行任何 *** 作。

所以你需要和第一个方法混用，即

nohupcommand {option}&

混用后，它会自动把你执行的命令输出结果记录到权限为-rw——-，名为nohup.out的文件中。

但是你仍然需要

delectate@delectate:~$ nohup vlc &[1] 9045delectate@delectate:~$ nohup: ignoring input and appending output to `nohup.out’ //在这里按一下回车或以ctrl+c以 //show a clean terminal delectate@delectate:~$

与使用 “&” 性质相同，当前启动程序的终端如果没有被关闭，已经启动的程序附在pst上；如果终端被关闭，则自动附在tty。

如果当前目录的 nohup.out 文件不可写，输出重定向到 $HOME/nohup.out。默认状态下，nohup默认输出到nohup.out文件，你也可以利用重定向来指定输出文件：

nohupcommand {option} >myout.file 2>&1 &

只有当虚拟终端是 $ 或者 # 时候，才可以关闭此终端，否则可能导致已经启动的进程被关闭（按enter——如果程序持续输出信息而没有出现 $ 或 #）

其他相关命令：

jobs：查看当前有多少在后台运行的命令

fg：将后台中的命令调至前台继续运行。如果后台中有多个命令，可以用 fg %jobnumber将选中的命令调出，%jobnumber是通过jobs命令查到的后台正在执行的命令的序号(不是pid)

bg：将一个在后台暂停的命令，变成继续执行。如果后台中有多个命令，可以用bg %jobnumber将选中的命令调出，%jobnumber是通过jobs命令查到的后台正在执行的命令的序号(不是pid)

杀死进程

杀死已经启动的程序和普通方式一样：

pkill -9 name

killall name

kill pid

…

命令应用：

linux服务器挂机下载；启动相关服务；linux服务器启动进程（尤其是ssh登录）

我就曾经用 1nohup aria2c -i downloadlist -m 0 -j 1 &

---