操作系统的组成、内核的功能、库、函数、头文件、函数名、Linux内核、X86平台系统启动流程
忘记密码如何登陆系统
操作系统的组成:kernel + rootfs , kernel + 应用程序
kernel的功能
1、输出系统调用
2、实现tcp/ip,文件系统
3、协调硬件工作
4、模块化装载驱动,让硬件工作
kernel完成的功能
进程管理:(创建、调度、销毁、进程结构体、task struct、tast list、虚拟内存空间和地址、物理内存空间和地址、常驻内存集、虚拟内存集、进程间通信IPC机制、内核多任务工作、进程的类型、结构、定义、进程的状态) 创建进程和销毁进程系统调用
网络管理(网络定义、CSMA/CD、PARC实验室、网络拓扑、网桥和交换机隔离冲突产生广播(MAC表)、MAC、路由器隔离广播域(路由表)、IP协议、分类、子网掩码的作用、ARP协议和攻击方式?、广域网和城域网、端口号作用、进程间通信、URL、ISO的OSI模型、如何将主机接入网络 创建、绑定、监听socket(多路复用)) 内核中实现tcp/ip协议,通过系统调用输出
内存管理(申请内存、释放内存) 通过系统调用完成
文件系统 (文件系统中识别一切皆是文件,按名存取,交换分区,日志型文件系统和非日志型文件系统,格式化,VFS,)通过系统调用open() read() write()
安全管理: selinux,权限模型
驱动程序
为什么会用到rootfs?
linux系统运行需要路径完成,目录格式在FHS中定义。不同路径提供完成不同的功能,/bin,/sbin开机所需的程序,/lib,/lib64开机程序所依赖的库
操作系统的组成:kernel + 程序(【程序运行时所依赖的】库+二进制程序)
库和二进制程序的区别
相同:都是程序
不同:
库: 没有执行入口,只能作为有执行入口程序的片段运行,与运行的程序一块存活(函数的生命周期)
二进制程序有执行入口
程序开发调用的库 和 源码编译为二进制程序运行时加载至共享内存中的库不相同
程序开发时,调用syscall二次封装的库(Glibc库 gun/libc)及查看头文件
glibc库的位置: /usr/lib,/usr/lib64,/lib,/lib64
头文件:记录库的数量和有多少个调用的函数库,函数名,及可向函数传递的参数
库:函数集合,functions 功能
函数:代码片段,函数可以接受参数,完成灵活多样的功能
函数名:方便使用代码就为其取了一个名字
调用函数:即为调用函数名,完成功能
调用接口:即为功能入口或功能的名字
依据库被调用执行后是否有执行结果返回对库调用进行分类
过程调用:没有返回值,procedure
函数调用:有返回值:function
kernel了解
单内核:所有功能在内核单个进程中以线程实现。稳定,效率高。如果任何一处出故障,全体崩溃。(Linux)
微内核:所有功能独立成一个子系统。不稳定,效率低。任何处出故障不影响全局,可单模块修复。(Windows,Solaris)
微内核理论比单内核更为先进,但是微内核多个子系统间的协调过于复杂,所以单内核和微内核设计思想或建构方式不分伯仲。
Linux内核
1、进程轻量,轻量到相当于微内核中线程线程的概念。
2、进程中类似于轻量级进程模式运行进程,进程称为thread
3、linux线程实现与windows、Solaris不一样
4、当有人质疑Linux使用单内核时,linus曾说:只要linux能跑起来,而且没有什么严重的问题,我们就应该让它进行下去,毕竟稳定压倒一切
5、吸收微内核设计:支持模块化设计:内核中模块 .ko (kernel object) 程序调用的库 .so (share object) 模块相当于程序的库的概念,只是模块只能被kernel调用。库只能被程序调用
6、更多硬件、协议、文件系统运行
kernel组成
核心文件: /boot/vmlinuz-VERSION-release
ramdisk: (安装系统后由,安装程序生成)
CentOS 5: /boot/initrd-1.2.3-1.OS.CPU.img
CentOS 6+: /boot/initramfs-1.2.3-1.OS.CPU.img
模块: /lib/modules/1.2.3-1.OS.CPU
CentOS x86平台 启动流程
加电自检、Bootsquence(MBR)、MBR工作(系统引导)、Kernel工作、只读切换挂载rootfs、启动init
加电自检
加电 -- CPU自举(CPU找到ROM特定地址空间中的特定指令,CPU运行指令,完成硬件自检)-- 显示BIOS界面
Bootsquence(MBR)
根据BIOS设定,从上至下依次查找第一个有MBR的设备或模拟MBR的设备。
如果存储设备都没有MBR,到网络设备时:
1、通过网卡发送广播,找到dhcp服务器,获取一个IP地址
2、并通过dhcp获得能够传递过来一个引导加载程序的文件服务器(tftp)
3、传递引导程序过来,完成系统引导
MBR工作(系统引导)
引导加载器:MBR=446(bootloader) + 64(fat) + 2 SSAA
作用:显示菜单,加载内核至内存,移交控制权
引导加载器分类:
Windows NT Loader (New Technology)
Linux
LILO Linux Loader 古老,无法加载1024后的柱面,现多用于嵌入式
grub:grand uniform boot 统一引导加载器(Linux,Windows,BSD),突破LILO限制
grub1 CentOS5,6 0系
grub2 CentOS 7 1系
Step1: 找到MBR时,运行MBR进入1
Step1.5:是分区的文件系统的驱动。 step1.5在MBR后面的一段空间中,1完成后自动运行1.5
Step2:进入分区,运行grub程序,根据配置显示菜单,根据用户选择的内核,和ramdisk,加载至内存。移交控制权给内核
Kernel工作
内核自动解压、展开
1、探测硬件
2、加载驱动(包括从ramdisk中加载驱动)
ramdisk分类
CentOS 5: ramdisk 在内存中当作磁盘,当内核挂载根时,需要再一次缓冲ramdisk
CentOS 6,7: ramfs 在内存中当作文件系统,直接挂载
只读切换挂载rootfs
启动init
init分类
CentOS 5 System V init (1、进程切换,2、进程依赖 。 串行启动进程)
配置文件:/etc/inittab
CentOS 6 Ubuntu upstart --> init (dbus:进程间通信基于BUS总线。基于dbus机制,没有依赖。接近并行启动进程 )
配置文件: /etc/inittab, /etc/init/*.conf
CentOS 7 MAC/OS systemd (1、不借助bash解释器 ,systemd能完成初始化[仅启动需要的进程,不需要的进程,假启动,在需要访问此进程时,都会启动])
配置文件: /etc/systemd/system , /usr/lib/systemd/system
CentOS5,6: service
CentOS 7: systemctl
init程序初始化
1、设置主机名
1)CentOS 5: HOSTNAME=`/bin/hostname` 2)CentOS 6: HOSTNAME=$(/bin/hostname) # Set the hostname. update_boot_stage RChostname action $"Setting hostname ${HOSTNAME}: " hostname ${HOSTNAME} [ -n "${NISDOMAIN}" ] && domainname ${NISDOMAIN}
2、设置欢迎信息 baner
1)CentOS 5: echo -en $"\t\tWelcome to " 2) CentOS 6:echo -en $"\t\tWelcome to "
3、激活udev和selinux
4、挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统
action $"Mounting local filesystems: " mount -a -t nonfs,nfs4,smbfs,ncpfs,cifs,gfs,gfs2 -O no_netdev else action $"Mounting local filesystems: " mount -a -n -t nfs4,smbfs,ncpfs,cifs,gfs,gfs2 -O no_netdev fi
5、检测根文件系统,并以读写挂载文件系统
mount -n -o remount,ro /
6、设置系统时钟
7、激活swap设置
8、根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数
9、激活lvm2及software RAID
10、加载额外设备的驱动
11、清理操作
CentOS 6启动区别
程序: upstart
配置文件: /etc/inittab , /etc/init/*.conf
注意: /etc/init/*.conf遵循upstart语法格式
tty.conf 与终端相关
exec /sbin/mingetty $TTY
rc.conf 启动服务
exec /etc/rc.d/rc $RUNLEVEL
rcS.conf 初始化
exec /etc/rc.d/rc.sysinit
如何跳过开机密码,进入维护模式
1、启动系统
2、在此界面下,按任意键。
向上下箭头:完成上下移动。
e : 在启动前编辑高亮菜单
a : 在启动前修改内核参数
c : 打印一个命令行
3、按e编辑高亮菜单
b 引导起动
e 编辑boot顺序所选的命令行
c 打印一个命令行
o 在所选行后,打开一个新行
O 在所选先前,打开一个新行
d 删除,光标所在行
3、光标移到kernel /vmlinuz行,按e键。
类BASH的行编辑器,支持命令行补全(TAB)
ENTER:在编辑完毕后,可以按ENTER键,接受你的改变
4、在其后可以输入 1 或 s 或 S 或 single , 并按ENTER键,保存
5、按b键引导,即可完成元密码登入bash
6、修改密码
1)echo "PASSWORD" | passwd -n 2 -x 2 -i 100 root
2)passwd root
3)openssl passwd -salt $(openssl rand -hex 4) -1 和 usermod -p PASSWORD user