CentOS6 啓動流程圖文解剖 + 引導文件損壞處理方法

轉載此文章是確實幫助到我,也希望能幫助到其它人;

解決 VFS:Unable to mount root fs on Unknown-block(0,0) 的問題,有可能是內核升級過程中引導文件損壞造成,如有老內核,可進入系統重新重成新內核的引導文件放到/boot/ 下即可。:) 重新生成引導文件方法參見下文“四、GRUB(GRand Unified Bootloader)、加載內核” -> “如何製作 initramfs”


我們在使用Linux操作系統的時候,我們只需按下電源鍵,等待,然後輸入賬戶和密碼就可以使用Linux操作系統了。那麼在按下電源到輸入賬號和密碼之前,操作系統都做了些什麼?下面就來講述在這段時間發生的動作。

下面以CentOS6系列爲例來講解Linux的啓動流程。

一、Linux啓動流程詳解

下圖就是啓動流程的大致過程:

wKiom1PQxc6SML8nAAFcDmK4XC0648.jpg

二、POST加電自檢

POST(PowerOnSelfTest)首先對每一個設備進行檢查。完成後會尋找存有引導記錄的設備,找到後讀入操作系統引導記錄,然後將系統控制權交給引導記錄,並由引導記錄來完成系統的順利啓動。

三、MBR引導

MBR(Master Boot Record) MBR記錄一般是在磁盤 0 磁道 1 扇區,共512個字節。前446個字節是BootLoder,後 4*16 的 64 個字節是存放分區信息的,最後 2 個字節是校驗信息,一般是 55AA。

四、GRUB(GRand Unified Bootloader)、加載內核

就是MBR中的前 446 個字節,是BooTLoader的一種,它的作用是要選擇要啓動的內核。

1、GRUB程序的組成:

wKioL1PQ4efw0SE_AAJbTpZuDV4737.jpg

主要是由device.map,menulst,stage1,stage2,以及一系列的stage1_5組成。對於這些部分我的理解是這樣:

  • device.map:存放的是內核文件的根分區
  • menu.lis:是grub.conf的鏈接文件,但是這個名字我覺得更與它的功能接近,就是菜單列表。裏賣弄設置了可以選擇的內核菜單。存放於stage2中。
  • stage:用於grub引導程序過大,所以分2段引導,第一段存放在MBR中,第二段存放於內核文件系統中,第一段引導完成後可以找到第二段。 但是,第二段是存放於內核文件系統中的,此時還沒有格式化文件系統,如何可以訪問到第二段的 menu.lst 呢??就需要藉助於中間層 stage1_5,有它來協助 stage1 段來訪問 stage2 段。stage1_5通常位於 stage1 字段後的 63 個扇區。 由於stage2 在內存中存放可以使用的文件系統不確定,所以這就是有多個 stage1_5 的原因了。

2、grub.conf 文件參數意義

  1. default=1    # 默認啓動的內核title, 0 表示是第一個  
  2. timeout=5    # 默認等待時間  
  3. splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz    # 指定菜單的背景圖片的路徑。爲xpm格式,採用gzip壓縮,只能爲14bits色  
  4. hiddenmenu    # 隱藏菜單  
  5. title CentOS (2.6.32-358.el6.x86_64)    # 標題名,用戶可自定義  
  6.     root (hd0,0)    # 指定 grub 的根位置  
  7.     # 指定 kernel 文件的位置,還要指出 root(系統啓動後) 的位置,掛載方式 ro,這項很關鍵。  
  8.     # 加載後會啓動 init 進程。  
  9.     kernel /vmlinuz-2.6.32-358.el6.x86_64 ro root=/dev/mapper/vg0-root rd_NO_LUKS rd_NO_DM LANG=en_US.UTF-8 rd_LVM_LV=vg0/swap rd_NO_MD SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto rd_LVM_LV=vg0/root  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rhgb crashkernel=auto quiet rhgb quiet  
  10.     # 在內核啓動過程中裝載根文件系統時有用  
  11.     initrd /initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img 
initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img 的本質是????
  1. # initramfs 是以 gzip 壓縮的 cpio 格式的文件。內核啓動時將他作爲一個臨時的根文件系統。  
  2. # grub 的 stage2 將initrd加載到內存裏,讓後將其中的內容釋放到內容中,  
  3. # 內核便去執行init腳本,這時內核將控制權交給了init文件處理。  
  4. # init 它也主要是加載各種存儲介質相關的設備驅動程序。當所需的驅動程序加載完後,  
  5. # 會創建一個根設備,然後將根文件系統rootfs以只讀的方式掛載。  
  6. # 這一步結束後,釋放未使用的內存,轉換到真正的根文件系統上面去,同時運行/sbin/init程序,  
  7. # 執行系統的1號進程。此後系統的控制權就全權交給/sbin/init進程了。 

wKioL1PQ7u_RXEQAAAHfgGw63dE269.jpg

如何製作 initramfs 呢?

  1. # 可以使用 dircut 命令,用法如下:  
  2. # 只有在 initramfs 文件損毀的時候會使用到  
  3. [root@server ~]# dracut /mnt/initramfs-`uname -r`.img `uname -r`  
  4. [root@server ~]# du -sh /mnt/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img   
  5. 16M /mnt/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img  
  6. [root@server ~]# du -sh /boot/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img   
  7. 16M /boot/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img  
  8. # 詳細介紹,可使用這個鏈接:https://zh.opensuse.org/index.php?title=SDB:Dracut&variant=zh-cn#.E5.90.AF.E7.94.A8_dracut_.E7.94.9F.E6.88.90.E7.9A.84_initramfs 

3、grub的功能

1)提供菜單,並提供交互式接口

e: 進入編輯模式

wKiom1PQ8uLRTFq2AAFFyUCSOSo430.jpg

2)選擇要啓動的內核或系統

允許傳遞引導參數給內核

選擇界面可隱藏

  1. # 可以自啓動是通過 grub 像內核傳遞參數。  
  2. # 應用之一是:修改 root 密碼(忘記密碼),使用 e 選項,傳遞單用戶指令。 

3)爲編輯功能提供保護機制

啓用內核文件

選擇運行指定的內核得先輸入密碼

傳遞參數

使用e命令得先輸入密碼

  1. [root@server root]# grub-md5-crypt   
  2. Password:   
  3. Retype password:   
  4. $1$Mp7Rp1$l2wzOILNUqpUhAR7zXvQb0  
  5. # 上面是生成的加密字符串  
  6. # 然後將信息加入到 grub.conf 文件中,格式如下:  
  7. password --md5 $1$Mp7Rp1$l2wzOILNUqpUhAR7zXvQb0  
  8. # 當然加入 grub.conf 文件的位置不同,加密效果也不一樣。  
  9. # 加入到 title 之前的話,會加密整個菜單。  
  10. # 加入到 title 指內的話,會加密對應的操作系統的入口。 

4、安裝grub的方式

1)使用grub-install命令

  1. # grub-install [--root-directory=/path/to/somewhere] DEVICE 

2)grub交互是命令

wKiom1PQ_HiCHYTqAALwLfHE0OI236.jpg

在這裏我們自制一個精簡grub,當然啓動的時候只啓動一個bash就可以。示例是在 VMware 虛擬機下完成的。

第一步:準備好塊新磁盤,分 2 個區出來

wKiom1PRAY_CbjOxAAFQGeXx0nE979.jpg

第二步:模擬啓動時的boot目錄,和根目錄,並掛載。如下

  1. [root@server ~]# df -H | tail -n 2  
  2. /dev/sdd1              518M    11M   481M   3% /mnt/boot  
  3. /dev/sdd2              2.2G    71M   2.0G   4% /mnt/sysroot 

第三步:製作 grub,並生成 grub 的配置文件

製作grub

wKiom1PRA4njlzRSAANnZuPPwug409.jpg

拷貝內核文件和 initramfs 文件到 /mnt/boot 目錄下,並生成 grub.conf 文件

  1. [root@server ~]# cp /boot/vmlinuz-2.6.32-358.el6.x86_64 /mnt/boot/vmlinuz  
  2. [root@server ~]# cp /boot/initramfs-2.6.32-358.el6.x86_64.img /mnt/boot/initramfs.img  
  3. [root@server ~]# ll /mnt/boot/  
  4. total 20106  
  5. drwxr-xr-x 2 root root     1024 Jul 24 20:58 grub  
  6. -rw-r--r-- 1 root root 16542269 Jul 24 21:06 initramfs.img  
  7. -rwxr-xr-x 1 root root  4043888 Jul 24 21:05 vmlinuz  
  8. # 生成的 grub.conf 文件  
  9. [root@server ~]# cat /mnt/boot/grub/grub.conf  
  10. default=0 
  11. timeout=10 
  12. title Mini Linux  
  13.     root (hd0,0)   
  14.     kernel /vmlinuz ro root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash  
  15.     initrd /initramfs.img 

第四步: 生成根文件系統

wKiom1PRBtWiGC9QAAJM8RoL0uA295.jpg

第五步:拷貝使用命令和庫到對應根目錄下

wKioL1PRDKij5REwAAM4ghH8fUw006.jpg

將剛纔的磁盤鏡像作爲另一個虛擬機的啓動盤。

wKioL1PRD2KC4J8-AAFGpnnDVLM992.jpg

wKioL1PRD3LSg0DtAALqgLLfnXg176.jpg

五、啓動 init 進程

init 進程是系統啓動的第一個進程。其他進程都是有此進程控制fork出來的,也就是說,init是其他進程的“祖先”,PID=1。當然,PID=0進程我們稱爲空閒進程是屬於內核的。

init啓動後所做的事情:

1、讀取/etc/inittab來讀取默認級別 假設:讀取到的默認級別是 3

/etc/init/*.conf

  1. # 啓動級別:(runlevel)  
  2. # 0:關機  
  3. # 1:單用戶模式  
  4. # 2:多用戶模式,不支持 NFS 功能  
  5. # 3:完全多用戶模式,支持文本接口  
  6. # 4:預留模式  
  7. # 5:完全多用戶模式,支持圖形模式  
  8. # 6:關機  
  9. # /etc/inittab文件格式如下,這是遵循了CentOS5的風格。  
  10. id:3:initdefault: 

2、執行初始化系統腳本 /etc/rc.d/rc.sysinit 來初始化腳本

這個大家有機會可以讀讀,腳本主要的作用如下:

  1. # 獲取網絡環境與主機類型。首先會讀取網絡環境設置文件"/etc/sysconfig/network",獲取主機名稱與默認網關等網絡環境。  
  2. # 答應文本歡迎信息。  
  3. # 掛載/etc/fstab文件中定義的其它文件系統。  
  4. # 激活swap  
  5. # 檢測根文件系統,並以讀寫方式重新掛載  
  6. # 決定是否啓動SELinux和udev。  
  7. # 接口設備的檢測與即插即用(pnp)參數的測試。  
  8. # 用戶自定義模塊的加載。用戶可以再"/etc/sysconfig/modules/*.modules"加入自定義的模塊,此時會加載到系統中。  
  9. # 加載核心的相關設置。按"/etc/sysctl.conf"這個文件的設置值配置功能。  
  10. # 設置系統時間(clock)。  
  11. # 設置終端的控制檯的字形。  
  12. # 設置raid及LVM等硬盤功能。  
  13. # 以方式查看檢驗磁盤文件系統。  
  14. # 進行磁盤配額quota的轉換。  
  15. # 重新以讀取模式載入系統磁盤。  
  16. # 啓動quota功能。  
  17. # 啓動系統隨機數設備(產生隨機數功能)。  
  18. # 清楚啓動過程中的臨時文件。  
  19. # 將啓動信息加載到"/var/log/dmesg"文件中。 

3、然後執行 /etc/rc.d/rc 腳本

此腳本運行的時候此腳本的時候,會讀取/etc/rc.d/rc3.d/下的所有腳本,來控制系統啓動的時候啓動或者關閉那些服務

wKiom1PSA-mDbCDSAAZ9kiqbBP4645.jpg

  1. # 這裏面的腳本大致分爲 2 類,以 S 開頭的和以 K 開頭的腳本。  
  2. # S 代表開機時啓動的,K 表示開機時不啓動。  
  3. # 每個文件的命名格式,例如:S01sysstat S 開機啓動 01 啓動次序 sysstat 啓動腳本名  
  4. # 啓動的定義是在每個腳本中定義的:例如  
  5. # # chkconfig: - 85 15  
  6. # 默認級別 啓動次序 不啓動次序 

這些腳本是否開機自啓動,可由 chkconfig 命令來管理。

  1. # 常用選項:  
  2. # chkconfig --add SRV_SCRIPT 可以將自己寫的一些腳本,讓此命令統一管理。例如:chkconfig --add httpd  
  3. # chkconfig --del SRV_SCRIPT 將服務刪除,意思就是服務不由chkconfig這種機制來管理  
  4. # chkconfig SRV_SCRIPT {on|off} 設置服務開機是否自啓動,默認管理的級別是2345.  
  5. # --level 2345 等,指定默認級別,可以與其他選項一起使用 

4、執行/etc/rc.d/rc.local腳本,此腳本是啓動過程中最後啓動的一個腳本。

最後會執行 /bin/login 登錄用戶。至此係統啓動過程完成。

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