PXE | 开关机流程

linux PXE

1. 主要阶段

引导的主要6个阶段

从MBR中读取引导加载程序boot loader
加载并初始化内核；
检测和配置设备；
创建内核进程；
系统管理员干预（单用户模式）
执行系统启动脚本

boot squene

1.1 BIOS

SMPS（Switching Mode Power Supply）即开关变换器，即服务器电源，当电压检查没问题后，SMPS会发送POWER GOOD信号给主板计数器。一旦主板收到该信号则会停止向CPU发送reset信号。CPU就开始工作了。然后ROM上有个代码固定跳转到启动区。

按下开机后执行POST（Power-On Self-Test）对硬件进行自检，确保所有硬件工作正常。按F12或F2进入BIOS设置。主要检测如下硬件：
- Timer IC计数器
- DMA controller
- CPU
- Video ROM

而完整自检则还会检测如下信息：
- 主板
- 键盘
- 打印机口
- 硬盘灯

冷重启和热重启区别：
当进行热重启时，将会跳过完整自检，冷重启会执行完整检测

检查服务器是cord boot还是warm boot
从CMOS里接收存储的时间、日期和一些重要系统信息。
BIOS检查都是好的后开始在MBR上搜寻可用的操作系统启动字段
一旦BIOS找到可用MBR后，开始执行启动并执行磁盘或CD等设备的第一段512字节启动字段（sector 0），找不到第一个会找第二个启动项，如果找完也无法找到，则会使用告警“No boot device found”

初始化代码主要从BIOS中加载，一旦BIOS确定从哪些设备上引导系统，它就会加载设备上开头512字节的数据段，即MBR。MBR里有个程序会告诉计算机从哪个分区加载第二阶段的引导程序。

1.2 MBR

在BIOS执行可用的MBR后，MBR开始查找可用的主分区（primary parition）并标记为可启动项，一般是/dev/hda或sda等
MBR找到可用主分区后开始执行该分区的第一个512字节，即第二级MBR，在LINUX上这个第二级MBR主要指LILO或GRUB。MBR只要有3部分
- 446字节主分区信息
- 64字节分区表信息
- 2字节MBR检查信息（Magic number）
由于分区表只有64bytes，而每个分区大小为16bytes，因此我们最多创建4个主分区（primary partition）。且扩展分区（extended）分区最多有一个。因此要么4个全是主分区，要么(1,2,3)个主分区+一个扩展分区。

1.2.1 LILO（老系统）

因为其太大，512字节无法装下，因此LILO分成了两部分：installer和runtime模块，

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installer：改模块存放在MBR上，而runtime模块则包含系统信息。
当runtime模块执行时，它选择操作系统并转换内核

LILO不关心文件系统和boot镜像，所以会原生态的加载他们。

1.2.2 GRUB

GRUB MBR包含446字节的主引导部分和64字节的分区表
GRUB会列出所有已安装系统的引导界面并让用户选择
用户选择系统后，GRUB会开始加载内核
grub的配置文件为/boot/grub/grub.conf，而/etc/grub.conf文件做了个链接到改配置文件。

#boot=/dev/sda
default=0
timeout=5
splashimage=(hd0,0)/boot/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS (2.6.18-194.el5PAE)
          root (hd0,0)
          kernel /boot/vmlinuz-2.6.18-194.el5PAE ro root=LABEL=/
          initrd /boot/initrd-2.6.18-194.el5PAE.img

1.3 Kernel

内核在grub配置文件中用root=标识的。
一旦GRUB或LILO移交控制权给内核后，内核将会执行下列任务：

初始化设备和加载initrd模块。（Initrd ramdisk或者initrd是指一个临时文件系统，它在启动阶段被Linux内核调用。initrd主要用于当“根”文件系统被挂载之前，进行准备工作。包含一些编译后的驱动），类似WIN PE系统，比如大白菜装机
挂载根分区文件系统
如果kernel挂载文件系统失败，则会出现“kernel panic”。
内核越小越好，因此内核首先是个压缩文件，其次大部分驱动和工具然间由initrd提供。一般文件名为initramfs。
在/boot目录下存放内核和initrd文件

grub默认从/boot/grub/menu.lst或/boot/grub/grub.conf中读取配置，引导时修改grub、内核的配置不保留，而修改grub.conf文件则会保留

内核执行步骤：
1. 配置硬件和内存
2. 解压initrd镜像并挂载和加载必须的驱动
3. 利用insmod和rmmod等加载内核模块
4. 查找硬盘如LVM或raid
5. 卸载initrd镜像并释放内存
6. 内核通过只读方式读取grub.conf文件来挂载指定的root parition
7. 运行init程序

1.4 Init

内核加载后，开始在/sbin/init中查找init并执行.
所以linux第一个开始执行的进程是init进程。
init会开始读取/etc/inittab文件并开始设置路径、swap、检查文件系统等。
运行所有启动项脚本（/etc/rd.d/，/etc/rc.boot/）
读取/etc/inittab文件中的运行级别并启动系统。

inittab一般按照如下顺序执行：
- 1. 根据/etc/sysconfig/network判断系统是否网络启动
- 2. 挂载/proc并判断驱动程序状态
- 3. 设置系统时间
- 4. 启用虚拟内存，激活和挂载swap分区，/etc/fstab
- 5. 设置主机名和认证信息、网络服务
- 6. 判断根系统并挂载
- 7. 根据/etc/fstab信息挂载文件系统
- 8. 挂载一些可插拔设备和声卡等设备
- 9. 判断磁盘信息和raid信息
- 10. 挂载所有特定分区/etc/fstab
- 11. 执行其他系统任务

1.5 创建内核进程

init进程号始终为1.
ps aux命令中可以看到一些用[]的进程，这些都是内核进程
而[watchdog/2]进程后面有数字的标识在哪个处理器上运行。

1.6 启动脚本

脚本一般保存在/etc/init.d下，运行级别在/etc/inittab文件中定义

drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 20  2018 init.d
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 19  2018 rc0.d
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 19  2018 rc1.d
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 19  2018 rc2.d
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 19  2018 rc3.d
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 19  2018 rc4.d
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 19  2018 rc5.d
drwxr-xr-x 2 root root 4096 Apr 19  2018 rc6.d
-rwxr-xr-x 1 root root  619 Apr 21  2018 rc.local

rclevel.d表示不同的运行级别所读取的脚本。而里面的脚本启动和关闭顺序不同

lrwxrwxrwx 1 root root 20 Apr 25 13:06 K50netconsole -> ../init.d/netconsole
lrwxrwxrwx 1 root root 17 Apr 25 13:06 S10network -> ../init.d/network

init从低级别向高级别过渡时，按照递增的顺序start所有带S开头的脚本，而从高级别向低级别过渡时，则按照数字递减的顺序stop所有带K的脚本

引导过程中大部分配置文件是调整/etc/sysconfig/文件来实现。常用的有

clock：调整时钟
console：总为空
crond：传给cron这个守护进程的参数
i18n:系统的本地设置，日期、语言等
init：配置启动脚本发出消息的显示方式
keboard：设置键盘
mouse：设置鼠标
network：设置网络，主机名、网关、转发机制等
network-scripts：网络补充脚本和网络配置文件
sendmail：邮件设置

1.7 关机

shutdown -h = halt
shutdown -r = reboot

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