Linux系統啓動流程、grub修復、模塊管理及內核參數設定
runlevel, who -r , chkconfig ,grub ,grub-install , mkinitrd , dracut ,sysctl ,lsmod ,modinfo , modprobe , depmod , insmod ,rmmod
Linux系統的組成部分
kernel
/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
initrd
Centos 5 : /boot/initrd-VERSION-RELEASE.img
Centos 6/7 : /boot/initramfs-VERSION-RELEASE.img
filesystem
模塊文件
一般存放於/lib/modules/$(uname -r)/目錄下
內核的設計流派
單內核設計
把所有功能集成於同一個程序中，其中linux就是以單內核設計
微內核設計
每個功能使用一個單獨的子系統實現，每個子系統通信需有特殊的機制來實現，其中winodows、solaris的內核設計方式就爲微內核。
Linux內核的特點
單內核設計
支持模塊化（.ko的文件，[]kernel object]）
支持模塊運行時動態裝載或卸載
內核可以將驅動模塊或者功能模塊編譯進內核，由內核初始化直接加載完成
linux啓動流程示意（內核空間---用戶空間）
內核空間
POST—>BootSequence(BIOS)—>bootloader(MBR)—>kernel（ramdisk） —>rootfs(只讀方式掛載）—> /sbin/init
用戶空間：
/sbin/init（/etc/inittab） --> { id:#:initdefault: --> si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit --> l#:#:wait:/etc/rc.d/rc # --> /etc/rc.d/rc#.d/[1、開始S開頭的服務；2、結束K開頭的服務]}-->/etc/rc.d/rc.local
注意：以上{}中，表示在/etc/inittab文件中完成的步驟。
內核空間啓動步驟
1、POST加電自檢
當按主機電源鍵，計算機主板通電，並完成已下操作：
加載Bios中的ROM中的程序，來檢測各種硬件設備Bios : Baisc input and output system
2、BootSequence
按bootsequence的啓動列表，查找MBR或UEFI的活動設備。
3、Bootloader
找到MBR後查找引導加載器（bootloader程序）,讀取mbr中的bootloader,加載boootloader中的grub程序
Grub的工作原理
stage1: 加載mbr中的所有分區信息
stage1.5: mbr之後的扇區，讓stage1中的bootloader能識別stage2所在的文件分區上的文件系統
stage2: 磁盤分區之上（/boot/grub/）
注意：MBR能識別基本的硬盤設備，但不能識別高級的文件系統，如lvm , raid等
Bootloader的類型及使用場景
ntloader
windows
LILO(linux loader)
早期的Linux系統
安卓手機設備
grub(Grand Uniform bootloader)
Centos 5/6 (grub 0.X)
Centos 7 (grub 1.X)
4、加載虛根文件系統（ramfs）
完成虛根ramfs的初始化，以此來識別硬盤上的文件系統。
5、掛載rootfs
以只讀方式掛載根文件系統
6、初始化init進程
運行進程ID爲1的Init進程，利用init啓動流程完成用戶空間的啓動步驟
用戶空間啓動步驟
SysVinit進程的初始化
讀取/etc/inittab，需完成如下加載步驟：
系統運行級別加載：id:#initdefault:
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit : 加載運行/etc/rc.d/rc.sysinit文件，完成如下動作：
激動Udev和selinux
根據/etc/sysctl.conf文件，來設置內核參數
設定系統時鐘
裝載鍵映射
啓用交換分區
設置主機名
要文件系統檢測，並以讀寫方式重新掛載
激活raid和lvm設備
啓用磁盤配額
根據/etc/fstab檢測並掛載所有文件系統
清理過期的鎖和PID文件
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 ---> /etc/rc.d/rcX.d/* 對應系統運行級別，開啓或關閉系統各服務，如下：
停止K*的服務
啓動S*開頭的服務
以上服務都由chkconfig命令管理，並由service命令調用執行停止或關閉操作。
tty6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6，啓動登錄窗口，並打印歡迎界面
其是mingetty調用login程序，完成密碼驗證過程
加載/etc/rc.d/rc.local文件
此文件是系統最後啓動的一個文件，可以將不需要寫在服務維護腳本的命令放置在這裏，它將會隨系統一起啓動完成。
注意：
Centos7的init程序爲systemd，其配置文件存放於:/usr/lib/systemd/system/ ; /etc/systemd/system/
Centos6的init爲upstart,但爲了兼容SysV風格，名稱也爲Init,其配置文件放置於/etc/init/*.conf
upstart的初始化流程
/etc/inittab(定義了默認的運行級別)-->/etc/init/rc.conf(其中定義了相應的運行級別所要執行對應級別下的服務/etc/rc.d/rcX.d/ ,根據命令exec /etc/rc.d/rc $RUNLEVEL 來調用`/etc/rc.d/rcX.d/`)-->/etc/rc.d/rc.local
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/etc/inittab文件格式說明
id:runlevel:action:process
id: 一個任務的標識
runlevel: 在哪些級別下啓動此任務，可以爲空，即表示所有級別
action:在什麼條件下啓動此任務
wait : 等待切換至此任務所在的級別時執行一次
respawn : 設定默認運行給別，此時process省略
sysinit: 設定系統初始化方式，此處一般爲指定/etc/rc.d/rc.sysinit腳本
process:任務
示例
0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 : 意味着去啓動或者關閉/etc/rc.d/rc3.d/目錄下的服務腳本所控制的服務，所有K開頭的要停止的服務，所有S開頭的啓動。 其中表示優先級，K中數值越小，表示越先關閉，S中數據越小表示越先開啓。一般依賴的服務先關閉，然後再關閉被依賴的。或者一般被依賴的服務先啓動，依賴的服務後啓動
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運行級別：
0：關機,shutdown
1: 單用戶模式，(single user) root用戶，無須認證登陸
2：多用戶模式（multi user）,會啓動網絡功能，但不會啓動NFS；維護模式
3：多用戶模式（multi user）,完全功能模式，文本界面
4：預留級別：目前無特別使用目的。但習慣與同3級別功能使用
5: 多用戶模式：(multi user),完全功能模式，圖形界面。
6： 重啓，reboot
查看系統運行級別
runlevel
who -r
systemctl get-default(Centos 7)
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系統服務類腳本的添加和管理
添加一個腳本格式
#!/bin/bash
#
#chkconfig: 2345 50 60 #表示2345開啓，其他關閉
#description XXXXX
下面是腳本正文，需要接受至少如下四個參數：
{start|stop|restart|status}
使用chkconfig命令添加服務及管理
首先需要將腳本複製至/etc/init.d/中。
再使用chkocnfig --add 腳本名稱（服務名稱）
再使用service 腳本服務 start
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chkconfig命令
chkconfig --add service_name
添加一個服務腳本
chkconfig --del service_name
刪除一個服務腳本
chkconfig --list
查看所有服務的啓動狀態
chkconfig 2345 service_name on
在2345運行級別啓用此服務
chkconfig 2345 service_name off
在2345運行級別下關閉此服務
grub如何識別設備
1、Boot需單獨分區
grub的位置應該爲/grub/vmlinz
2、識別磁盤都爲hd
(hd#,#) : 第一個表示磁盤分區，第二個#表示分區，都用數字表示，從零開始編號
grub的命令行接口
help:獲取幫助列表
help KEYWORD : 詳細幫助信息
find (hd#,#)/PATH/TOSOMFILE
find (hd0,0)/vmlinuz-2.6.32
root(hd0,0) ：把那個設備設置爲根設備
kernel /path/to/kernel_file: 設定本次啓動時用到的內核文件，額外還可以添加許多內核使用的command參數
例如：init=/path/to/init, selinux=0,quiet
initrd /path/to/initramfs_file | initrd_file : 設定爲選定的內核提供額外文件的ramfs(必須與內核版本號完全匹配）
boot:引導啓動選定的內核
手動在grub命令行接口啓動系統：
grub> root(hd0,0)
grub> kernel /vmlinuz-version-release ro root=/dev/DEVICE
grub> initrd /initramfs-version-release.img
grub> boot
注意：ro : 表示以只讀方式掛載根文件系統
root=/dev/DEVICE : 應該寫根文件系統所在的磁盤分區
grub的文件的配置格式
/etc/grub/grub.conf
default=0 # 設置默認啓動的tile,0表示第一個tile
timeout=5 # 在啓動時選擇tile時的超時時間
hiddenmenu #是否隱藏啓動界面
password --md5 密碼串（使用grub-md5-crypt工具加密的密碼串）#如果加密，編輯grub時會要求輸入密碼
title (Centos 6.6) #啓動時的菜單名稱
root (hd0,0) # 表示kernel的存放位置，hd統一表示爲所有硬盤，第一個0表示第一塊硬盤，第二個0表示一個分區
kernel /vmlinuz.VERSION.release #kerenl文件的存放路徑
initrd /initramfs.VERSION.release.img #initramfs的存放路徑
password --md5 密碼串 #這個密碼加密後，啓動相應的內核時，會要求輸入密碼
#注意：title中的每一行都必須要縮進一個空白字符，當grub損壞時，可以使用"find (h0,0)/"查找目錄下的文件，使用TAB鍵補全，如果有就會列出所有的文件，如果沒有，表示（hd0,0）指定有錯誤，需再查找其他的分區中是否有。
進入單用戶模式：
1、編輯grub菜單（選定要編輯的title ,e命令）
2、在選定的kernel後附加1，S，s 或者single都可以
3、在kernel所在行，鍵入b命令
手動安裝grub的方法
1、grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
注意：--root-directory=/mnt : 這個位置必須指定爲boot目錄所在的父目錄，grub會自行在父目錄中找到boot目錄，然後把grub程序安裝到對應的目錄中,一般情況在掛載新預備安裝gurb的硬盤時，需要在文件系統上建立一個boot目錄，再把對應的磁盤掛到boot目錄中，這樣grub纔會找到boot目錄，在下面建立所需的文件，如果掛載時不創建boot目錄，那和以grub會在目錄下創建boot目錄，啓動時需要將kernel和initrd的位置就應該爲/boot/vmliunz格式
2、分步驟安裝
grub
grub> root (hd0,0)
grub> setup (h0,0)
手動修復grub引導程序
模擬損壞mbr
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=200 count=1
需要先備份好mbr,使用dd if=/dev/sda of=/root/sda bs=512 count=1
修復過程
1、掛載安裝光盤，執行linux rescue 進行急救模式
2、chroot /mnt/sysp_w_picpath
3、執行grub-install --root-directory=/ /dev/sda /dev/sda : 這是對磁盤的mbr修復指定位置，必須是磁盤，不能是分區，就是mbr所存放的位置
新加硬盤，提供直接單獨運行bash系統
####創建文件系統並掛載
mke2fs -t ext4 /dev/sdb1
mke2fs -t ext4 /dev/sdb2
mkdir /media/boot
mount /dev/sdb1 /media/boot/
grub-install --root-directory=/media /dev/sdb
cp /boot/vmlinuz-2.6.32-573.el6.x86_64 /media/boot/vmlinuz
cp /boot/initramfs-2.6.32-573.el6.x86_64.img /media/boot/initramfs.img
####grub配置文件信息
vim /media/boot/grub/grub.conf
default=0
timeout=5
hiddenmenu
title (Centos6.6)
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz ro root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash
initrd /initramfs.img
####給根文件系統提供bash和相應的庫文件
mount /dev/sdb2 /mnt/
cd /mnt/
mkdir $(ls /) -pv
cp /bin/bash /mnt/bin/bash
ldd /bin/bash
cp /lib64/libtinfo.so.5 /mnt/lib64/
cp /lib64/libdl.so.2 /mnt/lib64/
cp /lib64/libc.so.6 /mnt/lib64/
cp /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 /mnt/lib64/
chroot /mnt/
ramfs文件的管理
1、mkinitfs 命令(Centos5)
synopsis: mkinitrd [OPTION...] [<initrd-p_w_picpath>] <kernel-version>
示例：
mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)
2、dracut 命令（Centos 6\7）
示例：
dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)
內核信息輸出的僞文件系統：
1、/proc目錄
內核狀態及統計信息的輸出接口，同時還提供了一個配置接口：/proc/sys,可以使用sysctl命令修改其內核參數，其此目錄下的大部分文件都可接受用戶指定的一個"新值",來實現對內核某功能或特性的配置
2、/sys目錄
輸出內核識別出的各種配置設備的相關信息，也有內核對硬件特性的可設置參數，可定製硬件的特性
udev功能
通過讀取sys目錄下的硬件設備信息，按需爲各硬件設備創建設備文件。當系統初始化的過程中，會探測計算機各種硬件設備信息，此記錄會保存至/sys目錄下，當系統啓動完成後，udev會按照/sys目錄下的各設備文件，創建相應的硬件信息。udev爲設備創建設備文件時，會讀取其事先定義好的規則文件，一般在其工作目錄下。
udev的工作目錄
/etc/udev/rules.d : 自定義的規則目錄
/lib/udev/rules.d/ : 默認的規則目錄
/dev/.udev/rules.d : 臨時規則目錄存放位置（Centos 7纔有）
udev目錄下的文件
root@zhenping rules.d]# ls /lib/udev/rules.d/
01-log-block.rules 60-persistent-storage-tape.rules 75-cd-aliases-generator.rules 81-kvm-rhel.rules
10-console.rules 60-persistent-v4l.rules 75-net-description.rules 88-clock.rules
10-dm.rules 60-wacom.rules 75-persistent-net-generator.rules 90-pulseaudio.rules
11-dm-lvm.rules 61-mobile-action.rules 75-tty-description.rules 91-drm-modeset.rules
13-dm-disk.rules 61-option-modem-modeswitch.rules 77-mm-ericsson-mbm.rules 95-devkit-power-battery-recall-dell.rules
內核參數調整方法
1、配置文件修改（永久有效，但需重新啓動後）
修改/etc/sysctl.conf 或者/etc/sysctl.d/*.conf
net.ipv4.ip_forward = 0
注意：如果需要修改後的參數立即有效，需使用sysctl -p 命令重讀其配置信息加載到內核中。
2、使用命令進行修改（臨時有效，下次重啓後丟失）
sysctl命令
sysctl -sysctl - configure kernel parameters at runtime
synopsis : sysctl [options] [variable[=value]] [...]
[options]
-a : 顯示當前可配置的所有參數
-w VAR=VLUE : 更改參數值
-p : 從/etc/sysctl.conf文件中重新加載內核設定值
示例
sysctl net.ipv4.ip_forward : 查看其值
sysctl -w kernel.hostname=zhenping.mac : 設置其計算機名爲zhenping.mac
sysctl -a : 查看所有可配置的內核參數
使用文件系統命令cat和echo設置和查看
cat /proc/sys/kernetl/hostname
echo "VALUE" > /proc/sys/kernel/hostname
常見內核參數
net.ipv4.ip_forward : 核心轉發功能
vm.drop_caches : 釋放buff/cache空間，值有0\1\2
kernel.hostname : 主機名
net.ipv4.icmp_echo_ignore_all : 忽略所有發往自己的ping操作
模塊管理
lsmod命令
lsmod - 查看所有系統被裝載的模塊
lsmod
顯示系統被裝載的所有模塊
注意：其是提取/proc/modules文件信息
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modinfo命令
modinfo - Show information about a Linux Kernel module
其通過/lib/modules/[KERNEL-VERSION]/modules/下的所有文件進行分析並顯示的，默認情況下在內核modules編譯安裝的時候，會在其目錄下生成所有modules的依賴關係等，建立對應的索引信息
synopsis : modinfo [-0] [-F field] [-k kernel] [modulename|filename...]
[options]
-k MODULE : 查看指定的模塊信息
-F FIELD : 只顯示指定字段的信息
-n MODULE 顯示指定模塊的存放路徑
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modprobe命令：
modprobe - Add and remove modules from the Linux Kernel
synopsis: modprobe [-r] module_name
示例：
modprobe MODULE : 裝載指定的模塊文件
modprobe -r MODULE : 卸載指定的模塊文件
modprobe可以自行解決模塊與模塊的依賴關係，並將依賴的模塊也一併啓用
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depmod命令
內核模塊依賴關係文件的生成工具，系統模塊的生成文件路徑爲:/lib/modules/KERNEL-VERSION/下
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模塊裝載和卸載的另一組命令：
insmod命令
insmod /lib/modules/3.10.0-229.el7.x86_64/kernel/fs/btrfs/btrfs.ko (模塊一定要爲完整路徑)
rmmod命令
rmmod MODULE : 卸載指定的模塊