Linux系统启动(银河麒麟) |
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Linux系统启动(银河麒麟)
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Linux系统一般有4个主要部分： 内核、shell、文件系统、应用程序
KERNEL 内核：负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。 SHELL：系统的用户界面，提供了用户与操作系统进行交互操作的一种接口，是一个命令解释器 FILESYSTEMS 文件系统：简称FS，用于管理数据的存储和检索，常见的FS格式有，ext3、ext4、ntfs、fat、xfs、btrfs 应用程序： USER APP、PROGRAMS、UTILITIES、TOOLS
Linux系统启动的几个重要阶段 1. BIOS：基本输入输出系统 , 硬件主板固件 2. GRUB ：引导程序 , 主要引导内核启动 3. Kernel : 内核 4. Initrd ：虚拟根文件系统，启动中的跳板 5. systemd ：系统 init 进程，初始化系统 6. lightdm ：负责显示管理BIOS（Basic Input Output System）：基本输入输出系统。BIOS都存放在ROM中，通过烧录的方式烧录进ROM，其中的内容只能读不能改。BIOS的更新指重新烧录BIOS的内存。 • 上电自检：（POST：Power-On-Self-Test）是BIOS功能的一个主要部分。它负责完成对CPU、主板、内存、软硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘、CD-ROM光驱等的检测。当计算机上的某一个硬件出现问题时，BIOS阶段就会报错，无法启动系统。 • Boot Squence：在完成POST自检后，BIOS将按照系统中设置启动顺序搜寻软硬盘驱动器及CDROM、网络服务器等有效的启动驱动器 ，继续读入操作系统的 GRUB 引导，将系统控制权交给 GRUB 引导。系统启动流程—BIOS
GRUB是GRand Unified Bootloader的缩写，它是一个多重操作系统启动管理器。用来引导不同系统，如windows，linux。 • 主要流程：解析GRUB程序的配置文件grub.conf，并依配置文件决定是否显示系统启动菜单。 然后加载内核和initrd文件至内存中，而后把系统控制权交给内核。 • grub 需要引导分区（ boot ）， boot 分区会存放内核镜像（ vmlinuz ） ,initrd 镜像（ initrd.img ） ,grub 配置文件（ grub.cfg ）
grub菜单
grub第二个选项的子菜单
按e进入编辑模式，ctrl+x或者F10进入系统引导 grub的启动配置文件（/boot/grub/grub.cfg），相关参数：
hd0 中的 0 代表第 1 块硬盘，msdos1 中的 1 代表硬盘的第 1 个分区 • linux : 加载内核 vmlinux 和内核参数 • initrd : 加载 initrd.img • 启动参数： root=UUID=e78cf7f9-b..... (rootfs 主系统地址）quiet (等价于loglevel=4),日志参数 splash启动屏幕显示动画 security 麒麟系统安全功能 一、简介： 内核（Kernel）：负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统
内核是image镜像文件，版本号为：5.4.18-32，体系结构为X86 二、微内核Microkernel 与宏内核Monolithic Kernel • 宏内核（集成式内核、单体式内核）：运行在单一地址空间的单一的进程。内核提供的所有服务，都以特权模式在内核地址空间中运作，这个地址空间被称为内核态（kernel space） • 微内核：将系统服务的实现与系统的基本操作规则区分开来。将核心功能模块化，划分成几个独立的进程，各自运行。所有的服务进程，都运行在不同的地址空间。 vmlinuz启动： • 初始化系统中各种设备的相关配置工作，其中包括CPU、I/O、存储设备等 • 解压 Initrd, 调用虚拟根文件系统的 init 脚本。 • 创建内核态 kernel_init 进程，等待 initrd 调用执行用户态的 init 进程 一、简介 initrd(Initial RAM Disk)：在grub阶段被拷贝到了内存中，在内核中被解压，是一个临时的虚拟根文件系统。 • initrd(Initial RAM Disk)与 initramfs (Init Ram filesystem) 区别在于 initrd 将磁盘作为虚拟根文件系统，而 initramfs 将内存直接作为虚拟根文件系统。 Linux2.6 以后，均是以内存作为虚拟根文件系统，只是 Initrd 的名称被保留了下来。 • initrd.img 是 cpio 格式的压缩文件，解压缩后会得到 cpio 格式的文件。
二、作用 内核为了精简，只保留了最基本的模块，并没有各种硬件的驱动程序，而initrd虚拟根文件系统装载了必要的驱动模块。当Kernel启动时，内核从initrd中装载必要的驱动模块，完成硬件的初始化。直到挂载真正的rootfs主系统，将控制权转交给rootfs主系统。 initramfs系统：（grub参数中加上”break=init，console=tty1”可在屏幕上显示。如下图） 内容：init脚本文件，必要驱动模块，基本的依赖库
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驱动模块：显卡模块等
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依赖库：
initrd文件中init脚本(/usr/share/initramfs-tools/init)的主要启动流程： • 挂载虚拟根文件系统 /proc ， /sys ， /dev ， /dev/pts • init-top 阶段：加载内核驱动， udev 事件处理。 • init-bottom 阶段：运行安全脚本， plymouth 动画显示 • init 阶段： 跳转到真正的 rootfs 主系统，执行一号 init 进程，即 systemd Plymouth 提供美化启动图形界面的功能，它依靠内核设置显示器的原始分辨率，显示开关机动画。在系统开机、关机过程中生效，主要用于遮盖枯燥的系统log输出及后台流程，提升用户体验。 • Plymouth包括：客户端plymouth和服务端plymouthd
Linux下有三个特殊进程： • idle进程（pid=0）idle进程其前身是系统创建的第一个进程，0号进程，也唯一一个没有通过fork或者kernel_thread产生的进程，由系统自动创建，运行在内核态。0号进程在创建了init进程后，演变成为idle进程。 • init进程（pid=1）init进程由0号进程创建。内核态调用用户态init程序，从而进入用户空间。init进程继续完成系统的初始化，是第一个用户进程，也是其他所有用户进程的父进程。 • kthreadd进程（pid=2）kthreadd进程由idle通过kernel_thread创建，始终运行在内核空间，负责内核进程的调度和管理
用户态/sbin/init进程与systemd的关系 一、简介： systemd（system daemon）：是一个 Linux 系统基础组件的集合，提供了系统和服务管理。是运行为 PID 1的进程并负责启动其它进程。 内核初始化的最后一步就是启动 PID 为 1 的 init 进程。这个进程是系统的第一个进程。它负责产生其他所有的用户进程。init进程以守护进程(也就是服务)的方式存在，是所有其他进程的祖先。它负责组织和运行许多独立的或相关的初始化工作，如启动网络、声音、显示等等。从而让计算机系统进入某种用户预定义的运行模式，比如命令行模式或图形界面模式。 二、systemd的功能： • 提供按需启动能力：某个服务被真正请求的时候才启动它。 • 跟踪和管理进程的生命周期：当进程创建子进程时，子进程会继承父进程的资源。当停止进程时，systemd 可以确保找到所有的相关进程。 • 启动挂载点和自动挂载的管理： 确保 挂载点在系统启动过程中被挂载。 • 实现事务性依赖关系管理：系统启动过程是由很多的独立工作共同组成的，保证所有相关的服务都可以正常启动而不会出现互相依赖，以至于死锁的情况。 • 日志服务：systemd 自带日志服务 journald， 用二进制格式保存所有日志信息，用户使用 journalctl 命令来查看日志信息。lightdm(Light Display Manager):是一个全新的、轻量的Linux桌面的桌面显示管理器 display-manager.service是lightdm.service的软连接
systemd将系统启动和运行相关的对象，表示为各种不同类型的单元。并用target进行进行逻辑分组（依赖关系和顺序关系） • sysinit.target：为系统运行环境做初始化 • basic.target： 在环境初始化完成后执行一些基本任务 • default .target ：default.target是一个软链接，链接到不同的target表示进入不同的运行级别。 图形终端的graphical.target 和多用户字符终端multi-user.target
ukui-panel:桌面任务栏 ukui-menu:桌面菜单 ukui-kwin-*:桌面窗口管理器 进程是操作系统资源调度的基本单位，线程是任务的调度执行的基本单位 简单理解：进程是程序运行的过程，线程是程序运行中进行的任务 • 查看进程：
线程具有许多传统进程所具有的特征，故又称为轻型进程(Light—Weight Process)或进程元；而把传统的进程称为重型进程(Heavy—Weight Process)，它相当于只有一个线程的任务。在引入了线程的操作系统中，通常一个进程都有若干个线程，至少包含一个线程。 • 资源开销：每个进程都有独立的代码和数据空间，程序之间的切换会有较大的开销；线程可以看做轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的开销小。 • 包含关系：如果一个进程内有多个线程，则执行过程不是一条线的，而是多条线（线程）共同完成的；线程是进程的一部分，所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。 • 内存分配：同一进程的线程共享本进程的地址空间和资源，而进程之间的地址空间和资源是相互独立的 • 影响关系：一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。 • 执行过程：每个独立的进程有程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。但是线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制，两者均可并发执行 |
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