linux启动流程及自定义gurb

linux 启动流程

POST BIOS(boot sequence) 所选择的启动设备次序的MBR中是否有引导程序， ----> MBR(bootloader) 提供内核列表 ------->加载选定的Kernel，initrd(内存模拟的磁盘设备需要缓存)，initramfs（缓存）  ---->获取到根文件系统并挂载，运行init

bootloadler开始以后的挂载流程

1、当系统读取bootloader，挂载内核分区的时候，不识别更高级的磁盘分区上，只能放在基本磁盘分区，而且只支持read1，所以内核和根不在同一个磁盘分区上，我们通常把内核所在的基本磁盘分区挂载到boot分区上。

2、最终bootloader在启动的时候是在临时挂载的 / 下找 vminuz

3、为了节约磁盘空间vmlinuz是被压缩的，节约空间和保证IO速度。在使用的时候内核需要解压，此时vmlinuz被分为2段，一段是没有压缩（解压算法），另一端是压缩的。

解压后 bootloader读取initramfs，的控制权完全交给kernel，内核完成自身初始化，加载磁盘完成后启动init

问题1：/lib/modules在跟文件系统中，kernel如何挂载？不挂载又怎么能找到这个硬盘的驱动程序？

/lib/modules/中是linux所需要的所有模块存放位置，但是kernel现在不知道我们的设备硬件是什么，kernel不可能将所有的模块都放在内核中，因为硬件设备以及功能模块太多了。所以就放到了/lib/modules。但是/lib/modules又是在跟文件系统中。那此时kernel如何能找到硬盘的驱动模块完成并加载呢？因为此时的模块就是在根文件系统上，我们需要先挂载他才能找到所有的模块。这个情况就是为什么要在boot分区中还要放置一个initrd文件的原因了。这个就是启动时加载Kernel后挂载的临时根文件系统。

问题2：又是谁探测到了你的硬盘的型号，并把对应的驱动模块放置在initramfs文件中提供给bootloader呢？

是安装操作系统时，安装程序在安装操作系统时可以探测到你的硬盘是什么设备，需要什么启动程序，做成initramfs文件放到了 bootloader可以读取到的根文件系统中,这样kernel就可以通过这个文件加载根文件系统，而后就可以读取/lib/modules/ 加载所有的其他需要的模块了

就是这个文件，所以有可能都安装了同样的操作系统，但是硬盘的驱动不同。导致了硬盘互换也不能启动的原因。

initrd是个文件系统，帮助kernel完成初始化。内核要将其挂载，以这个为根，挂载后在这里加载真正根文件系统的驱动模块，加载后initrd中有个程序运行后可以替换跟文件系统，将真正的根文件系统替换initrd，替换完以后这个应用程序由谁终止，自身终止就是系统启动的第0个进程。之后就是要访问/sbin/init

/sbin/init: 功能

　　/etc/inittab

　　　　/etc/rc.d/rc.sysinit脚本

　　　　　　操作：

　　　　　　设置主机名

　　　　　　打印文本欢迎信息

　　　　　　激活selinux 与 udev探测额外的硬件设备并为其装在模块

　　　　　　激活swap

　　　　　   挂载etc/fstab中定义的本地文件系统

　　　　　　实现检测根文件系统，并对其以读写方式重新挂在

　　　　　　设置系统时钟，从硬件读取时钟，维护系统软时钟

　　　　　　装在键盘映射

　　　　　　根据 etc/sysctl.conf 设置内核参数

　　　　　　激活软raid与lvm设备

　　　　　　清理var等等目录的操作

　　　　设定默认运行级别

　　　　启动各种服务　　　　

　init特性：

　　id 操作的id

　　runlevels 在那些级别下运行次操作

　　action   动作

　　　　initdefault 默认执行

　　process 操作

　　Centos 5 init: SystemV格式：启动顺序是串行化，初始化程序一个一个执行

　　Centos 6 init： Upstart：程序依然有依赖，但是不用等待所依赖的程序完成初始化完成（启动初始化程序通过dbus相互通信），和System V兼容性不太好。

　　Centos 7 ：   SystemD，和SysV兼容。并且参考OS X 中并行初始化的过程

　　　　启动应用程序：将应用程序定义到启动级别中

　　　　　   0：关机

　　　　      1：单用户模式

　　　　　　2：多用户模式，不支持NFS文进系统　　　　

　　　　　　3：完全多用户模式

　　　　　　4：预留级别

　　　　　　5：完全多用户模式：图形模式

　　　　　　6：重启

　　/etc/init/rcS.conf   upstart 支持的脚本　　　

　　

start on startup

stop on runlevel

task

# Note: there can be no previous runlevel here, if we have one it's bad
# information (we enter rc1 not rcS for maintenance).  Run /etc/rc.d/rc
# without information so that it defaults to previous=N runlevel=S.
console output
pre-start script 
#启动前脚本
        for t in $(cat /proc/cmdline); do
                case $t in
                        emergency)
                                start rcS-emergency
                                break
                        ;;
                esac
        done
end script
exec /etc/rc.d/rc.sysinit   #中间会执行这个脚本
post-stop script  #upstat特有的格式，会定义什么时候执行
#停止后脚本
        if [ "$UPSTART_EVENTS" = "startup" ]; then
            if [ "$UPSTART_EVENTS" = "startup" ]; then
                [ -f /etc/inittab ] && runlevel=$(/bin/awk -F ':' '$3 == "initdefault" && $1 !~ "^#" { print $2 }' /etc/inittab)
                [ -z "$runlevel" ] && runlevel="3"
                for t in $(cat /proc/cmdline); do
                        case $t in
                                -s|single|S|s) runlevel="S" ;;
                                [1-9])       runlevel="$t" ;;
                        esac
                done
                exec telinit $runlevel
        fi
end script

直到最后打印登录界面

/proc/cmdline  启动内核时传递给内核的参数  or /proc/process/cmdline 启动程序时的启动命令。

MBR:

　　bootloader：引导加载器，装操作系统时又不同的操作系统设定安装的。

　　引导程序：

　　　　win：ntloder

　　　　linux：LILO:

　　　　　　　　LInux LOader，不能引导位于1024柱面（Cylinder以后的分区）的操作系统

　　　　　　 GRUB: GRand Unified Bootloader

　　　　　　　　　　把系统引导过程划分了3端：

　　　　　　　　　　　　　　　1st stage：位于 MBR bootloader--为了引导snd stage

　　　　　　　　　　　　　　　1.5 stage：位于boot分区上，为识别内核文件所在的文件系统，系统文件系统扩展（为什么linux可以识别更多的文件系统）

　　　　　　　　　　　　　　　2ndstage：位于boot分区上，GRUB引导程序

　　　　　　　　　　　　　　　

[root@vm2 keepalived]# ls /boot/grub/
device.map     ffs_stage1_5      jfs_stage1_5    reiserfs_stage1_5  stage2           xfs_stage1_5
e2fs_stage1_5  grub.conf         menu.lst        splash.xpm.gz      ufs2_stage1_5
fat_stage1_5   iso9660_stage1_5(docker)   minix_stage1_5  stage1             vstafs_stage1_5

　menu.lst -> ./grub.conf 这个就是grob主配置文件,stage2 读取这个配置文件

# grub.conf generated by anaconda
#
# Note that you do not have to rerun grub after making changes to this file
# NOTICE:  You have a /boot partition.  This means that
#          all kernel and initrd paths are relative to /boot/, eg.
#          root (hd0,)
#          kernel /vmlinuz-version ro root=/dev/mapper/VolGroup-lv_root
#          initrd /initrd-[generic-]version.img
#boot=/dev/sda
default=
timeout=
splashimage=(hd0,)/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS (2.6.-.el6.x86_64)
    root (hd0,)
    kernel /vmlinuz-2.6.-.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/VolGroup-lv_root nomodeset rd_NO_LUKS LANG=en_US.UTF- rd_NO_MD rd_LVM_LV=VolGroup/lv_swap SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto rd_LVM_LV=VolGroup/lv_root  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
    initrd /initramfs-2.6.-.el6.x86_64.img

grob 功能；

　　1，选择启动的内核或系统

　　　　内核：linux

　　　　系统，win or linux

　　　　隐藏

　　2.提供交互式接口

　　　　e：可以编辑修改grob.conf 中的内容

　　      1：单用户模式，给予密码的保护（1，启用内核，2，传递参数及进入编辑模式）

　　　　

grub.conf 中title 就是现实在启动界面的字符

root（hd0，0） 设定内核所在分区为grub的根

kernel 制定内核文件的路径。后面可以传递给内核的启动参数

initrd : 指定为内核提供额外驱动功能的ramdisk（因为kernel认为这是磁盘，所以需要做一个磁盘转换为内存的缓存，所以速度慢）  ，单 ramfs（因为是文件系统，不需要再次缓存，所以快）

> c

进入修改模式

help root 获取root命令的帮助

查找vmlinuz内核在哪个磁盘上，如果有可以tab补全

然后就可以输入 grub> root (hd0,0)     回车

grub> kernel /vmlinz-2.6.32-358.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/VolGroup-lv_root 这个root值必须要写最好备份一份root的位置。因为这个是找不到的

grub> initrd  /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img #这个文件版本必须和kernel版本对应　　　　　　

boot  启动

>e

进入编辑模式

>e 针对某一行进行修改

修改grub 的根分区

修改添加kernel参数

添加 ： 1 单用户模式：几乎不会启动任何服务，且不要登录，但是会执行/etc/rc.d/rc.sysinit

　     　如果不上执行rc.sysinit  传递 emergency

　　     如果想让用户不能随意进入单用户模式，两种方式

　　　　位置不同输入密码的时间就不同

　　　　

　　　　设置加密密码：

　　　　

　　　　　　　　

　　　重启

　　　　

　　　  需要敲e建输入密码 ，这是需要p进入密码输入

　　　  启动输入密码：

　　　　

grub.conf 位置文件其他的含义　　

default=0 .  #定义默认启动那个title
timeout=5　　 #启动倒计时
splashimage=(hd0,)/grub/splash.xpm.gz   #显示启动时背景图片
hiddenmenu      　　　　　　#隐藏菜单  默认隐藏，只显示倒计时。去掉就直接显示选择的那个os
password --md5 $$PFbU5/$/h/7uhL5LISHvrPyVTBiz0
#password centos
title CentOS  (2.6.-.el6.x86_64)
        root (hd0,)    #hd0 磁盘， 0分区
　　　　　　　　　　　　 　　#磁盘表示方式：在grub中，都已hd开头，并紧跟一个数字做各磁盘设备的标记，第几块硬盘
　　　　　　　　　　　　　　 #分区：0-3 主分区，逻辑分区从5开始，一般boot在磁盘的最外道的分区上
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
        kernel /vmlinuz-2.6.-.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/VolGroup-lv_root rd_NO_LUKS LANG=en_US.UTF- 
　　　　　　　　　　rd_NO_MD rd_LVM_LV=VolGroup/lv_swap SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto rd_LVM_LV=VolGroup/lv_root  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_DM rhgb quiet
               # 制定内核文件，及传递给内核的参数
               #ro root=/path/to/DEVICE 以只读方式挂载真正的根分区位置，而后在sysinit中还要重新rw挂在一边
               #quiet 内核初始化信息模式：静默，不输初始化信息
　　　　  initrd /initramfs-2.6.-.el6.x86_64.img
        #通常为cpio归档，并使用gzip压缩，通常以img作为后缀，因为这个是个磁盘映像文件。
　　　　　　
        password --md5 $$PFbU5/$/h/7uhL5LISHvrPyVTBiz0
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