系统与内核管理

系统与内核管理

1.Linux组成

Linux: kernel+rootfs

kernel: 进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能

rootfs:程序和glibc

库：函数集合, function, 调用接口（头文件负责描述）

过程调用：procedure，无返回值

函数调用：function

程序：二进制执行文件

内核设计流派：

单内核(monolithic kernel)：Linux   把所有功能集成于同一个程序

微内核(micro kernel)：Windows, Solaris   每种功能使用一个单独子系统实现

 

2.内核

Linux内核特点：

支持模块化：.ko（内核对象）

如：文件系统，硬件驱动，网络协议等

支持内核模块的动态装载和卸载

组成部分：

核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release

ramdisk：辅助的伪根系统

CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img

CentOS 6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img

模块文件：/lib/modules/VERSION-release

 

3.CentOS6启动流程

（1）.加载BIOS的硬件信息，获取第一个启动设备

（2）.读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息

（3）.加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并尝试驱动所有的硬件设备

（4）.核心执行init程序，并获取默认的运行信息

（5）.init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件

（6）.启动核心的外挂模块

（7）.init执行运行的各个批处理文件(scripts)

（8）.init执行/etc/rc.d/rc.local

（9）.执行/bin/login程序，等待用户登录

（10）.登录之后开始以Shell控制主机

 

4.启动流程详解

POST：Power-On-Self-Test，加电自检，是BIOS功能的一个主要部分。负责完成对CPU、主 板、内存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘、CD-ROM光驱等硬件情况的检测。

ROM：BIOS，Basic Input and Output System，保存着有关计算机系统最重要的基本输 入输出程序，系统信息设置、开机加电自检程序和系统启动自举程序等。

RAM：CMOS互补金属氧化物半导体，保存各项参数的设定 按次序查找引导设备，第一个有引导程序的设备为本次启动设备

bootloader: 引导加载器，引导程序

windows: ntloader，仅是启动OS

Linux：功能丰富，提供菜单，允许用户选择要启动系统或不同的内核版本；把用户选定的 内核装载到内存中的特定空间中，解压、展开，并把系统控制权移交给内核

LILO：LInux LOader

GRUB: GRand Unified Bootloader

GRUB 0.X: GRUB Legacy（老版本）， GRUB2（最新版本）

MBR:

446（字节）: bootloader, 64: 分区表, 2: 55AA

GRUB:

primary boot loader : 1st stage（第一阶段），1.5 stage（第1.5阶段）

secondary boot loader ：2nd stage（第二阶段），分区文件

kernel：

自身初始化：

探测可识别到的所有硬件设备

加载硬件驱动程序（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

ramdisk：

内核中的特性之一：使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件访问，并加载相应 的硬件驱动 ramdisk –> ramfs 提高速度

CentOS 5: initrd

工具程序：mkinitrd

CentOS 6，7: initramfs

工具程序：mkinitrd, dracut （用来重新生成initramfs-2.6.32-696.el6.x86_64.img文件）

使用方法：mkinitrd /boot/initramfs-`uname -r`.img `uname -r`

系统初始化：

POST –> BootSequence (BIOS) –> Bootloader(MBR) –> kernel(ramdisk) –> rootfs(只读) –> init（systemd）

实验：误删除了initramfs-2.6.32-696.el6(7).x86_64.img文件，解决方法

①未重启机器：

mkinitrd /boot/initramfs-`uname -r`.img `uname -r`

②已重启机器，导致机器已无法启动

启动时错误界面：

解决方法：

esc键（虚拟机为此键）——>cd-room driver——>rescue installed system——>开启一个shell——>chroot /mnt/sysimage/ （切根）——>mkinitrd /boot/initramfs-`uname -r`.img `uname -r`——>sync——>exit——>选择reboot

 

实验：误破坏了内核文件vmlinuz-3.10.0-693.el6(7).x86_64，解决方法

启动时错误界面：

解决方法：

①机器已重启，造成无法启动

进入救援模式——>将光驱挂载上，并插入CentOS安装光盘——>

cp   /run/install/repo/isolinux/vmlinuz   /mnt/sysimage/boot/vmlinuz-`uname -r`

注：光盘的挂载点以df显示为准

——>sync——>exit

②机器未重启

将光驱挂载上，并插入CentOS安装光盘——>

cp   /run/install/repo/isolinux/vmlinuz   /mnt/sysimage/boot/vmlinuz-`uname -r`

注：光盘的挂载点以df显示为准

ramdisk管理

ramdisk文件的制作：

(1) mkinitrd命令

为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件

mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

(2) dracut命令   为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件

dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

5.init程序的类型：

SysV: init, CentOS 5之前

配置文件：/etc/inittab

Upstart: init,CentOS 6

配置文件：/etc/inittab, /etc/init/*.conf

Systemd：systemd, CentOS 7

配置文件：/usr/lib/systemd/system       /etc/systemd/system

 

/sbin/init CentOS6之前

运行级别：为系统运行或维护等目的而设定；0-6：7个级别

0：关机

1：单用户模式(root自动登录), single, 维护模式

2: 多用户模式，启动网络功能，但不会启动NFS；维护模式

3：多用户模式，正常模式；文本界面

4：预留级别；可同3级别

5：多用户模式，正常模式；图形界面

6：重启

默认级别： 3, 5

切换级别：init #

查看级别：runlevel ; who -r

 

实验：忘记root密码，如何破解（CentOS 5(6)版本)

重启系统——>选择启动菜单界面，按a键——>输入1，进入单用户模式——>passwd键入新口令

注：只能在机器面前实现（单用户模式是没有网络的）

 

init初始化

init读取其初始化文件：/etc/inittab

初始运行级别(RUN LEVEL)

系统初始化脚本

对应运行级别的脚本目录

捕获某个关键字顺序

定义UPS电源终端/恢复脚本

在虚拟控制台生成getty

在运行级别5初始化X

 

CentOS 5的inittab文件

配置文件：/etc/inittab

每一行定义一种action以及与之对应的process

id:runlevel:action:process

action:

wait: 切换至此级别运行一次

respawn：此process终止，就重新启动之

initdefault：设定默认运行级别；process省略

sysinit：设定系统初始化方式，此处一般为指定   /etc/rc.d/rc.sysinit

ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

id:3:initdefault:

si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0

l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1…

l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6

 

CentOS 6 /etc/inittab和相关文件

/etc/inittab

设置系统默认的运行级别

id:3:initdefault:

示例：

破解CentOS5和6的root口令

/etc/init/control-alt-delete.conf

/etc/init/tty.conf

/etc/init/start-ttys.conf

/etc/init/rc.conf

/etc/init/prefdm.conf

 

6./etc/rc.d/rc.sysinit: 系统初始化脚本

(1) 设置主机名

(2) 设置欢迎信息

(3) 激活udev和selinux

(4) 挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统

(5) 检测根文件系统，并以读写方式重新挂载根文件系统

(6) 设置系统时钟

(7) 激活swap设备

(8) 根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数

(9) 激活lvm及software raid设备

(10) 加载额外设备的驱动程序

(11) 清理操作

 

说明：rc N –> 意味着读取/etc/rc.d/rcN.d/    #N：0-6任意级别 如：ls /etc/rc.d/rc5.d :查看5级别下开机启动或禁止的程序

K*: K##*：##运行次序；数字越小，越先运行；数字越小的服务，通常为 依赖到别的服务

S*: S##*：##运行次序；数字越小，越先运行；数字越小的服务，通常为 被依赖到的服务

for srv in /etc/rc.d/rcN.d/K*; do

$srv stop

done

for srv in /etc/rc.d/rcN.d/S*; do

$srv start

done

 

ntsysv命令 ：用来更改某一程序开机启动或禁止启动

用法：ntsysv –level=3 更改3级别下开机启动或禁止的程序

ntsysv –level=5 更改5级别下开机启动或禁止的程序

……

 

chkconfig命令（比ntsysv命令更便捷）

chkconfig命令

查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形：

chkconfig [–list] [name]

示例：

chkconfig –list atd

添加：

SysV的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d (/etc/init.d)

chkconfig –add name

#!/bin/bash

#LLLL 表示初始在哪个级别下启动，-表示都不启动

# chkconfig: LLLL nn nn

示例：将atd程序在3、5级别下设置为禁止启动

chkconfig –level 35 atd off

删除：

①chkconfig –del name

②rm -f /etc/init.d/name (如果这个服务脚本 不想保留的情况下)

修改指定的链接类型

chkconfig [–level levels] name <on|off|reset>

–level LLLL: 指定要设置的级别；省略时表示2345

 

7.xinetd管理的服务

service 命令：手动管理服务

service 服务 start|stop|restart service –status-all

瞬态（Transient）服务被xinetd进程所管理

进入的请求首先被xinetd代理

配置文件：/etc/xinetd.conf、/etc/xinetd.d/<service> 与libwrap.so文件链接

用chkconfig控制的服务：   chkconfig tftp on

注：①yum install telnet-server (服务器端)   （客户端为yum install telnet）

②telnet必须为开启状态：chkconfig telnet on

③service xinetd start

 

注意：正常级别下，最后启动一个服务S99local没有链接至/etc/rc.d/init.d一个 服务脚本，而是指向了/etc/rc.d/rc.local脚本

不便或不需写为服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d/目录，且又想开机时自动运行 的命令，可直接放置于/etc/rc.d/rc.local文件中

/etc/rc.d/rc.local在指定运行级别脚本后运行

可以根据情况，进行自定义修改

注：建议将3键（Ctrl+alt+del）重启功能注释掉

CentOS 5: /etc/inittab 下，找到注释掉

CentOS 6: /etc/init/control-alt-delete.conf 下，找到注释掉

1:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty1    #respawn : 再生功能

2:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty2

…

6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6

mingetty会自动调用login程序

x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

 

8.启动过程(总结)

总结：/sbin/init –> (/etc/inittab) –> 设置默认运行级别 –> 运行系统初始 脚本、完成系统初始化 –> (关闭对应下需要关闭的服务)启动需要启动服务 -> 设置登录终端

CentOS 6 init程序为: upstart, 其配置文件： /etc/inittab, /etc/init/*.conf，配置文件的语法 遵循 upstart配置文件语 法格式，和CentOS5不同

10.grub legacy

CentOS 6启动流程：

POST –> Boot Sequence(BIOS) –> Boot Loader –> Kernel(ramdisk) –> rootfs –> switchroot –> /sbin/init –>(/etc/inittab, /etc/init/*.conf) –> 设定默认 运行级别 –> 系统初始化脚本rc.sysinit –> 关闭或启动对应级别的服务 –> 启动终端

grub: GRand Unified Bootloader

grub 0.97: grub legacy

grub 2.x: grub2

grub legacy:

stage1: mbr

stage1_5: mbr之后的扇区，让stage1中的bootloader能识别stage2所 在的分区上的文件系统

stage2：磁盘分区(/boot/grub/)

 

grub安装

安装grub： （推荐使用）

(1) grub-install 安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上，并复制GRUB相关文件 到 DIR/boot目录下 grub-install –root-directory=DIR /dev/DISK

(2) grub  （选择使用）

grub> root (hd#,#)  #hd表示硬盘（#，#）代表第#块硬盘，第#个分区 root：这里的root是/boot的意思

如：（hd0，0）：第一块硬盘的第一个分区

grub> setup (hd#)

 

实验：stage1阶段mbr被破坏，解决方法

系统未重启情况下：

grub-install /dev/sda

系统已重启情况下：

启动时错误界面：

①进入救援模式，开启shell

②chroot /mnt/sysimage

③grub-install /dev/sda

④sync

⑤exit

 

配置文件：/boot/grub/grub.conf <– /etc/grub.conf

stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区

功用：

(1) 提供启动菜单、并提供交互式接口

a：内核参数

e: 编辑模式，用于编辑菜单

c: 命令模式，交互式接口

(2) 加载用户选择的内核或操作系统

允许传递参数给内核

可隐藏启动菜单

(3) 为菜单提供了保护机制

为编辑启动菜单进行认证

为启用内核或操作系统进行认证

 

注：可以在/etc/grub.conf配置文件中输入password（空格）后面输入密码，使必须使用密码才能进入单用户模式更改密码，设置密码后，重启系统，选择菜单界面已经没有了a选项，这时需要使用p选项，会提示输入密码，输入正确密码后，界面重新出现a选项，即可进入单用户更改密码。

另注：配置文件里设置的密码要通过加密实现，命令：grub-md5-crypt，将生成的加密密码粘贴至配置文件中

或：grub-crypt 加密算法，配置文件中加密声明应为 –encrypted