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<html><head><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<meta name="Author" content="VBird, 鸟哥">
<meta name="Description" content="整个 Linux 系统下的开关机流程介绍，以及开机管理软件的介绍">
<title>鸟哥的 Linux 私房菜 -- 第十九章、开机流程、模块管理与 Loader</title>
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</head>
<body>
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<div class="block1">
<!-- 本文的档头部分 -->
<h1>第十九章、开机流程、模块管理与 Loader</h1>
<div style="text-align:right">
<span class="text_history">最近更新日期：2015/08/31</span>
</div>
<!-- 本文的档头部分 -->
<div class="abstract">
<p>系统开机其实是一项非常复杂的进程，因为核心得要侦测硬件并加载适当的驱动程序后，
接下来则必须要调用进程来准备好系统运作的环境，以让用户能够顺利的操作整部主机系统。
如果你能够理解开机的原理，那么将有助于你在系统出问题时能够很快速的修复系统喔！
而且还能够顺利的配置多重操作系统的多重开机问题。为了多重开机的问题，你就不能不学学
grub2 这个 Linux 底下优秀的开机管理程序 (boot loader)。
而在系统运作期间，你也得要学会管理核心模块呢！</p>
</div>
<!-- 本文的链接区部分 -->
<div class="links">
<ul>
<li><a href="0510osloader.html#startup">19.1 Linux 的开机流程分析</a>
<ul>
<li><a href="0510osloader.html#startup_intro">19.1.1 开机流程一览</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#startup_loader">19.1.2 BIOS, boot loader 与 kernel 加载</a>：<a href="0510osloader.html#lsinitrd">lsinitrd</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#startup_init">19.1.3 第一支程序 systemd 及使用 default.target 进入开机进程分析</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#startup_sysinit">19.1.4 systemd 运行 sysinit.target 初始化系统、basic.target 准备系统</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#startup_runlevel">19.1.5 systemd 启动 multi-user.target 下的服务</a>：
<a href="0510osloader.html#rc.local">兼容的 rc.local</a>,
<a href="0510osloader.html#getty">getty.target 启动</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#startup_term">19.1.6 systemd 启动 graphical.target 底下的服务</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#startup_other">19.1.7 开机过程会用到的主要设置档</a></li>
</ul></li>
<li><a href="0510osloader.html#kernel">19.2 核心与核心模块</a>
<ul>
<li><a href="0510osloader.html#kernel_depmod">19.2.1 核心模块与相依性</a>： <a href="0510osloader.html#depmod">depmod</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#kernel_look">19.2.2 核心模块的观察</a>： <a href="0510osloader.html#lsmod">lsmod</a>, <a href="0510osloader.html#modinfo">modinfo</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#kernel_load">19.2.3 核心模块的加载与移除</a>：<a href="0510osloader.html#insmod">insmod</a>,
<a href="0510osloader.html#modprobe">modprobe</a>, <a href="0510osloader.html#rmmod">rmmod</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#kernel_modprobe">19.2.4 核心模块的额外参数设置：/etc/modprobe.d/*conf</a></li>
</ul></li>
<li><a href="0510osloader.html#grub">19.3 Boot loader: Grub2</a>
<ul>
<li><a href="0510osloader.html#grub_loader">19.3.1 boot loader 的两个 stage</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#grub_menulist">19.3.2 grub2 的设置档 /boot/grub2/grub.cfg 初探</a>：
<a href="0510osloader.html#grub_hd">磁盘代号</a>, <a href="0510osloader.html#grub_menu_lst">grub.cfg</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#grub_grub.d">19.3.3 grub2 设置档维护 /etc/default/grub 与 /etc/grub.d</a>：
<a href="0510osloader.html#etc_default_grub">grub</a>,
<a href="0510osloader.html#40_custom">40_custom</a> </li>
<li><a href="0510osloader.html#grub_initrd">19.3.4 initramfs 的重要性与创建新 initramfs 文件</a>： <a href="0510osloader.html#mkinitrd">dracut/mkinitrd</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#grub_install">19.3.5 测试与安装 grub2</a>： <a href="0510osloader.html#grub2-install">grub2-install</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#grub_other">19.3.6 开机前的额外功能修改</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#grub_vga">19.3.7 关于开机画面与终端机画面的图形显示方式</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#grub_password">19.3.8 为个别菜单加上密码</a>： <a href="0510osloader.html#grub2-mkpasswd-pbkdf2">grub2-mkpasswd-pbkdf2</a></li>
</ul></li>
<li><a href="0510osloader.html#solution">19.4 开机过程的问题解决</a>
<ul>
<li><a href="0510osloader.html#solution_root">19.4.1 忘记 root 密码的解决之道</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#solution_init">19.4.2 直接开机就以 root 运行 bash 的方法</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#solution_config">19.4.3 因文件系统错误而无法开机</a></li>
</ul></li>
<li><a href="0510osloader.html#hint">19.5 重点回顾</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#ex">19.6 本章习题</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#reference">19.7 参考数据与延伸阅读</a></li>
</ul>
</div>
</div>
<!-- 本文的正式部分 -->
<a id="startup"></a>
<div class="block1">
<h2>19.1 Linux 的开机流程分析</h2>
<p>如果想要多重开机，那要怎么安装系统？如果你的 root 密码忘记了，那要如何救援？如果你的缺省登录模式为图形界面，那要如何在开机时直接指定进入纯文本模式？
如果你因为 /etc/fstab 设置错误，导致无法顺利挂载根目录，那要如何在不重装的情况下修订你的 /etc/fstab 让它变成正常？这些都需要了解开机流程，
那你说，这东西重不重要啊？</p>
<a id="startup_intro"></a>
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<h2>19.1.1 开机流程一览</h2>
<p>既然开机是很严肃的一件事，那我们就来了解一下整个开机的过程吧！好让大家比较容易发现开机过程里面可能会发生问题的地方，以及出现问题后的解决之道！
不过，由于开机的过程中，那个开机管理程序 (Boot Loader) 使用的软件可能不一样，例如目前各大
Linux distributions 的主流为 grub2，但早期 Linux 缺省是使用 grub1 或 LILO ，台湾地区则很多朋友喜欢使用
<a href="0140spfdisk.html">spfdisk</a> 。
但无论如何，我们总是得要了解整个 boot loader 的工作情况，才能了解为何进行多重开机的设置时，
老是听人家讲要先安装 Windows 再安装 Linux 的原因～</p>
<p>假设以个人电脑架设的 Linux 主机为例 (先回到<a href="0105computers.html">第零章计算机概论</a>看看相关的硬件常识喔)，
当你按下电源按键后电脑硬件会主动的读取 BIOS 或 UEFI BIOS 来加载硬件信息及进行硬件系统的自我测试，
之后系统会主动的去读取第一个可开机的设备 (由 BIOS 设置的) ，此时就可以读入开机管理程序了。</p>
<p>开机管理程序可以指定使用哪个核心文件来开机，并实际加载核心到内存当中解压缩与运行，
此时核心就能够开始在内存内活动，并侦测所有硬件信息与加载适当的驱动程序来使整部主机开始运作，
等到<span class="text_import2">核心侦测硬件与加载驱动程序完毕后，一个最阳春的操作系统就开始在你的 PC 上面跑了</span>。</p>
<p>主机系统开始运作后，此时 Linux 才会调用外部程序开始准备软件运行的环境，并且实际的加载所有系统运作所需要的软件程序哩！
最后系统就会开始等待你的登录与操作啦！简单来说，系统开机的经过可以汇整成底下的流程的：</p>
<ol class="text_import2">
<li><a href="0510osloader.html#process_1">加载 BIOS 的硬件信息与进行自我测试，并依据设置取得第一个可开机的设备；</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#process_2">读取并运行第一个开机设备内 MBR 的 boot Loader (亦即是 grub2, spfdisk 等程序)；</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#process_3">依据 boot loader 的设置加载 Kernel ，Kernel 会开始侦测硬件与加载驱动程序；</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#startup_init">在硬件驱动成功后，Kernel 会主动调用 systemd 程序，并以 default.target 流程开机；</a>
<ul>
<li><a href="0510osloader.html#startup_sysinit">systemd 运行 sysinit.target 初始化系统及 basic.target 准备操作系统；</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#startup_runlevel">systemd 启动 multi-user.target 下的本机与服务器服务；</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#rc.local">systemd 运行 multi-user.target 下的 /etc/rc.d/rc.local 文件；</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#getty">systemd 运行 multi-user.target 下的 getty.target 及登录服务；</a></li>
<li><a href="0510osloader.html#startup_term">systemd 运行 graphical 需要的服务</a></li>
</ul></li>
</ol>
<p>大概的流程就是上面写的那个样子啦，你会发现 systemd 这个家伙占的比重非常重！
所以我们才会在<a href="0440processcontrol.html#pstree">第十六章的 pstree</a> 指令中谈到这家伙。
那每一个进程的内容主要是在干嘛呢？底下就分别来谈一谈吧！</p>
<br></div><br>
<a id="startup_loader"></a>
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<h2>19.1.2 BIOS, boot loader 与 kernel 加载</h2>
<p>我们在<a href="0130designlinux.html#partition_mbr">第二章</a>曾经谈过简单的开机流程与 MBR 的功能，以及大容量磁盘需要使用的 GPT 分割表格式等。
详细的数据请再次回到第二章好好的阅读一下，我们这里为了讲解方便起见，将后续会用到的专有名词先做个综合解释：</p>
<ul class="text_import2">
<li>BIOS：不论传统 BIOS 还是 UEFI BIOS 都会被简称为 BIOS；</li>
<li>MBR：虽然分割表有传统 MBR 以及新式 GPT，不过 GPT 也有保留一块兼容 MBR 的区块，因此，底下的说明在安装 boot loader 的部份，
鸟哥还是简称为 MBR 喔！总之，MBR 就代表该磁盘的最前面可安装 boot loader 的那个区块就对了！</li>
</ul>
<a id="process_1"></a>
<ul class="toplist"><li>BIOS, 开机自我测试与 MBR/GPT</li></ul>
<p>我们在<a href="0105computers.html">第零章的计算机概论</a>就曾谈过电脑主机架构，
在个人电脑架构下，你想要启动整部系统首先就得要让系统去加载 BIOS (Basic Input Output System)，并透过 BIOS
程序去加载 CMOS 的信息，并且借由 CMOS 内的设置值取得主机的各项硬件设置，
例如 CPU 与周边设备的沟通时脉啊、开机设备的搜索顺序啊、硬盘的大小与类型啊、
系统时间啊、各周边总线的是否启动 Plug and Play (PnP, 随插即用设备) 啊、
各周边设备的 I/O 地址啊、以及与 CPU 沟通的 IRQ 岔断等等的信息。</p>
<p>在取得这些信息后，BIOS 还会进行开机自我测试 (Power-on Self Test, POST) (<a href="0510osloader.html#ps1">注1</a>)。
然后开始运行硬件侦测的初始化，并设置 PnP 设备，之后再定义出可开机的设备顺序，接下来就会开始进行开机设备的数据读取了。</p>
<p>由于我们的系统软件大多放置到硬盘中嘛！所以 BIOS 会指定开机的设备好让我们可以读取磁盘中的操作系统核心文件。
但由于不同的操作系统他的文件系统格式不相同，因此我们必须要以一个开机管理程序来处理核心文件加载 (load) 的问题，
因此这个<span class="text_import2">开机管理程序就被称为 Boot Loader 了。那这个 Boot Loader
程序安装在哪里呢？就在开机设备的第一个磁区 (sector) 内，也就是我们一直谈到的 MBR
(Master Boot Record, 主要开机记录区)</span>。</p>
<p>那你会不会觉得很奇怪啊？既然核心文件需要 loader 来读取，那每个操作系统的 loader 都不相同，
这样的话 BIOS 又是如何读取 MBR 内的 loader 呢？很有趣的问题吧！其实 BIOS 是透过硬件的 INT 13 中断功能来读取 MBR
的，也就是说，只要 BIOS 能够侦测的到你的磁盘 (不论该磁盘是 SATA 还是 SAS 接口)，那他就有办法透过 INT 13
这条信道来读取该磁盘的第一个磁区内的 MBR 软件啦！(<a href="0510osloader.html#ps2">注2</a>)这样 boot loader 也就能够被运行啰！</p>
<fieldset class="vbirdface"><legend style="font-family: serif; font-size:12pt; color: darkblue;">Tips</legend><img src="./vbird_files/vbird_face.gif" alt="鸟哥的图标" title="鸟哥的图标" style="float: right;"> 我们知道每颗硬盘的最前面区块含有 MBR 或 GPT 分割表的提供 loader 的区块，那么如果我的主机上面有两颗硬盘的话，
系统会去哪颗硬盘的最前面区块读取 boot loader 呢？这个就得要看 BIOS 的设置了。
基本上，我们常常讲的『系统的 MBR』其实指的是 <b>第一个开机设备的 MBR</b> 才对！
所以，改天如果你要将开机管理程序安装到某颗硬盘的 MBR 时，
要特别注意当时系统的『第一个开机设备』是哪个，否则会安装到错误的硬盘上面的 MBR 喔！重要重要！
</fieldset><br>
<a id="process_2"></a>
<ul class="toplist"><li>Boot Loader 的功能</li></ul>
<p>刚刚说到 Loader 的最主要功能是要认识操作系统的文件格式并据以加载核心到主内存中去运行。
由于不同操作系统的文件格式不一致，因此每种操作系统都有自己的 boot loader 啦！用自己的 loader
才有办法加载核心文件嘛！那问题就来啦，你应该有听说过多重操作系统吧？也就是在一部主机上面安装多种不同的操作系统。
既然你 <span class="text_import2">(1)必须要使用自己的 loader 才能够加载属于自己的操作系统核心，而
(2)系统的 MBR 只有一个，那你怎么会有办法同时在一部主机上面安装 Windows 与 Linux 呢？</span></p>
<p>这就得要回到<a href="0230filesystem.html">第七章的磁盘文件系统</a>去回忆一下文件系统功能了。
其实每个文件系统 (filesystem, 或者是 partition) 都会保留一块开机磁区 (boot sector) 提供操作系统安装 boot loader ，
而通常操作系统缺省都会安装一份 loader 到他根目录所在的文件系统的 boot sector 上。如果我们在一部主机上面安装 Windows
与 Linux 后，该 boot sector, boot loader 与 MBR 的相关性会有点像下图：</p>
<a id="fig19.1.1"></a>
<div style="text-align:center; margin: 0 auto 0 auto; "><img src="./vbird_files/mbr_boot_sector.gif" alt="boot loader 安装在 MBR, boot sector 与操作系统的关系" title="boot loader 安装在 MBR, boot sector 与操作系统的关系" style="border: 0px solid black; padding: 10px "></div>
<div style="text-align: center;">图19.1.1、boot loader 安装在 MBR, boot sector 与操作系统的关系</div>
<p>如上图所示，每个操作系统缺省是会安装一套 boot loader 到他自己的文件系统中 (就是每个 filesystem
左下角的方框)，而在 Linux 系统安装时，你可以选择将 boot loader 安装到 MBR 去，也可以选择不安装。
如果选择安装到 MBR 的话，那理论上你在 MBR 与 boot sector 都会保有一份 boot loader 程序的。
至于 Windows 安装时，他缺省会主动的将 MBR 与 boot sector 都装上一份 boot loader！所以啦，
你会发现安装多重操作系统时，你的 MBR 常常会被不同的操作系统的 boot loader 所覆盖啦！ ^_^</p>
<p>我们刚刚提到的两个问题还是没有解决啊！虽然各个操作系统都可以安装一份 boot loader 到他们的 boot sector 中，
这样操作系统可以透过自己的 boot loader 来加载核心了。问题是系统的 MBR 只有一个哩！
你要怎么运行 boot sector 里面的 loader 啊？这个我们得要回忆一下<a href="0130designlinux.html#partition_bios_uefi">第二章约略提过的 boot loader 的功能了</a>。boot loader
主要的功能如下：</p>
<ul class="text_import2">
<li><b>提供菜单</b>：用户可以选择不同的开机项目，这也是多重开机的重要功能！</li>
<li><b>加载核心文件</b>：直接指向可开机的程序区段来开始操作系统；</li>
<li><b>转交其他 loader</b>：将开机管理功能转交给其他 loader 负责。</li>
</ul>
<p>由于具有菜单功能，因此我们可以选择不同的核心来开机。而由于具有控制权转交的功能，因此我们可以加载其他 boot sector
内的 loader 啦！不过 Windows 的 loader 缺省不具有控制权转交的功能，因此你不能使用 Windows 的 loader
来加载 Linux 的 loader 喔！这也是为啥第二章谈到 MBR 与多重开机时，会特别强调先装 Windows 再装 Linux 的缘故。
我们将上述的三个功能以底下的图标来解释你就看的懂了！(与第二章的图标也非常类似啦！)</p>
<a id="fig19.1.2"></a>
<div style="text-align:center; margin: 0 auto 0 auto; "><img src="./vbird_files/loader_menu.gif" alt="开机管理程序的菜单功能与控制权转交功能示意图" title="开机管理程序的菜单功能与控制权转交功能示意图" style="border: 0px solid black; padding: 10px "></div>
<div style="text-align: center;">图19.1.2、开机管理程序的菜单功能与控制权转交功能示意图</div>
<p>如上图所示，我的 MBR 使用 Linux 的 grub2 这个开机管理程序，并且里面假设已经有了三个菜单，
第一个菜单可以直接指向 Linux 的核心文件并且直接加载核心来开机；第二个菜单可以将开机管理程序控制权交给 Windows
来管理，此时 Windows 的 loader 会接管开机流程，这个时候他就能够启动 windows 了。第三个菜单则是使用 Linux
在 boot sector 内的开机管理程序，此时就会跳出另一个 grub2 的菜单啦！了解了吗？</p>
<ul>
<li>菜单一：MBR(grub2) --> kernel file --> booting</li>
<li>菜单二：MBR(grub2) --> boot sector(Windows loader) --> Windows kernel --> booting</li>
<li>菜单三：MBR(grub2) --> boot sector(grub2) --> kernel file --> booting</li>
</ul>
<p>而最终 boot loader 的功能就是『<span class="text_import2">加载 kernel 文件</span>』啦！</p>
<a id="process_3"></a>
<ul class="toplist"><li>加载核心侦测硬件与 initramfs 的功能</li></ul>
<p>当我们借由 boot loader 的管理而开始读取核心文件后，接下来， Linux 就会将核心解压缩到主内存当中，
并且利用核心的功能，开始测试与驱动各个周边设备，包括保存设备、CPU、网络卡、声卡等等。
此时 <span class="text_import2">Linux 核心会以自己的功能重新侦测一次硬件，而不一定会使用 BIOS
侦测到的硬件信息喔！也就是说，核心此时才开始接管 BIOS 后的工作了</span>。
那么核心文件在哪里啊？一般来说，他会被放置到 /boot 里面，并且取名为 /boot/vmlinuz 才对！</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">ls --format=single-column -F /boot</span>
config-3.10.0-229.el7.x86_64 <span class="term_note"><==此版本核心被编译时选择的功能与模块设置档</span>
grub/ <span class="term_note"><==旧版 grub1 ，不需要理会这目录了！</span>
grub2/ <span class="term_note"><==就是开机管理程序 grub2 相关数据目录</span>
initramfs-0-rescue-309eb890d3d95ec7a.img <span class="term_note"><==底下几个为虚拟文件系统档！这一个是用来救援的！</span>
<span class="term_write">initramfs-3.10.0-229.el7.x86_64.img</span> <span class="term_note"><==正常开机会用到的虚拟文件系统</span>
initramfs-3.10.0-229.el7.x86_64kdump.img <span class="term_note"><==核心出问题时会用到的虚拟文件系统</span>
System.map-3.10.0-229.el7.x86_64 <span class="term_note"><==核心功能放置到内存地址的对应表</span>
vmlinuz-0-rescue-309eb890d09543d95ec7a* <span class="term_note"><==救援用的核心文件</span>
<span class="term_write">vmlinuz-3.10.0-229.el7.x86_64*</span> <span class="term_note"><==就是核心文件啦！最重要者！</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>从上表中的特殊字体，我们也可以知道 CentOs 7.x 的 Linux 核心为 3.10.0-229.el7.x86_64 这个版本！为了硬件开发商与其他核心功能开发者的便利，
因此 Linux 核心是可以透过动态加载核心模块的 (就请想成驱动程序即可)，这些核心模块就放置在 /lib/modules/ 目录内。
<span class="text_import2">由于模块放置到磁盘根目录内 (要记得 /lib 不可以与 / 分别放在不同的 partition ！)，
因此在开机的过程中核心必须要挂载根目录，这样才能够读取核心模块提供加载驱动程序的功能。</span>
而且为了担心影响到磁盘内的文件系统，因此开机过程中根目录是以唯读的方式来挂载的喔。</p>
<p>一般来说，非必要的功能且可以编译成为模块的核心功能，目前的 Linux distributions 都会将他编译成为模块。
因此 <span class="text_import2">USB, SATA, SCSI... 等磁盘设备的驱动程序通常都是以模块的方式来存在的</span>。
现在来思考一种情况，假设你的 linux 是安装在 SATA 磁盘上面的，你可以透过 BIOS 的 INT 13 取得 boot loader 与
kernel 文件来开机，然后 kernel 会开始接管系统并且侦测硬件及尝试挂载根目录来取得额外的驱动程序。</p>
<p>问题是，<span class="text_import2">核心根本不认识 SATA 磁盘，所以需要加载 SATA 磁盘的驱动程序，
否则根本就无法挂载根目录。但是 SATA 的驱动程序在 /lib/modules 内，你根本无法挂载根目录又怎么读取到
/lib/modules/ 内的驱动程序？</span>是吧！非常的两难吧！在这个情况之下，你的 Linux 是无法顺利开机的！
那怎办？没关系，我们可以透过虚拟文件系统来处理这个问题。</p>
<p><span class="text_import2">虚拟文件系统 (Initial RAM Disk 或 Initial RAM Filesystem) 一般使用的文件名为 /boot/initrd 或 /boot/initramfs</span>
，这个文件的特色是，他也能够透过 boot loader 来加载到内存中，然后这个文件会被解压缩并且在内存当中仿真成一个根目录，
且此仿真在内存当中的文件系统能够提供一支可运行的程序，透过该程序来<span class="text_import2">加载开机过程中所最需要的核心模块，
通常这些模块就是 USB, RAID, LVM, SCSI 等文件系统与磁盘接口的驱动程序啦</span>！等加载完成后，
会帮助核心重新调用 systemd 来开始后续的正常开机流程。</p>
<a id="fig19.1.3"></a>
<div style="text-align:center; margin: 0 auto 0 auto; "><img src="./vbird_files/osloader-flow-initramfs.jpg" alt="BIOS 与 boot loader 及核心加载流程示意图" title="BIOS 与 boot loader 及核心加载流程示意图" style="border: 1px solid black; padding: 10px; width: 700px; "></div>
<div style="text-align: center;">图19.1.3、BIOS 与 boot loader 及核心加载流程示意图</div>
<p>如上图所示，boot loader 可以加载 kernel 与 initramfs ，然后在内存中让 initramfs 解压缩成为根目录，
kernel 就能够借此加载适当的驱动程序，最终释放虚拟文件系统，并挂载实际的根目录文件系统，就能够开始后续的正常开机流程。
更详细的 initramfs 说明，你可以自行使用 man initrd 去查阅看看。
底下让我们来了解一下 CentOS 7.x 的 initramfs 文件内容有什么吧！ ^_^</p>
<a id="lsinitrd"></a>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre><span class="term_hd"># 1. 先来直接看一下 initramfs 里面的内容有些啥数据？</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">lsinitrd /boot/initramfs-3.10.0-229.el7.x86_64.img</span>
<span class="term_say"># 首先会调用出 initramfs 最前面档头的许多数据介绍，这部份会占用一些容量！</span>
Image: /boot/initramfs-3.10.0-229.el7.x86_64.img: 18M
========================================================================
Early CPIO image
========================================================================
drwxr-xr-x 3 root root 0 May 4 17:56 .
-rw-r--r-- 1 root root 2 May 4 17:56 early_cpio
drwxr-xr-x 3 root root 0 May 4 17:56 kernel
drwxr-xr-x 3 root root 0 May 4 17:56 kernel/x86
drwxr-xr-x 2 root root 0 May 4 17:56 kernel/x86/microcode
-rw-r--r-- 1 root root 10240 May 4 17:56 kernel/x86/microcode/GenuineIntel.bin
========================================================================
Version: dracut-033-240.el7
Arguments: -f
dracut modules: <span class="term_note"># 开始一堆模块的加载行为</span>
bash
nss-softokn
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
========================================================================
drwxr-xr-x 12 root root 0 May 4 17:56 .
crw-r--r-- 1 root root 5, 1 May 4 17:56 dev/console
crw-r--r-- 1 root root 1, 11 May 4 17:56 dev/kmsg
crw-r--r-- 1 root root 1, 3 May 4 17:56 dev/null
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
<span class="term_write">lrwxrwxrwx 1 root root 23 May 4 17:56 init -> usr/lib/systemd/systemd</span>
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
drwxr-xr-x 2 root root 0 May 4 17:56 var/lib/lldpad
lrwxrwxrwx 1 root root 11 May 4 17:56 var/lock -> ../run/lock
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 4 17:56 var/log -> ../run/log
lrwxrwxrwx 1 root root 6 May 4 17:56 var/run -> ../run
========================================================================
<span class="term_say"># 最后则会列出这个 initramfs 里头的所有文件！也就是说，这个 initramfs 文件大概存着两部份，
# 先是档头声明的许多文件部份，再来才是真的会被核心取用的全部附加的文件数据！</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>从上面我们大概知道了这个 initramfs 里头含有两大区块，一个是事先声明的一些数据，包括 kernel/x86/microcode/GenuineIntel.bin 这些东西。
在这些数据后面，才是真的我们的核心会去读取的重要文件～如果看一下文件的内容，你会发现到 init 那只程序已经被 systemd 所取代啰！这样理解否？
好～如果你想要进一步将这个文件解开的话，那得要先将前面的 kernel/x86/microcode/GenuineIntel.bin 之前的文件先去除掉，这样才能够顺利的解开。
因此，得要这样进行：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre><span class="term_hd"># 1. 先将 /boot 底下的文件进行去除前面不需要的档头数据部份。</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">mkdir /tmp/initramfs</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">cd /tmp/initramfs</span>
[root@study initramfs]# <span class="term_command">dd if=/boot/initramfs-3.10.0-229.el7.x86_64.img of=initramfs.gz \</span>
> <span class="term_command">bs=11264 skip=1</span>
[root@study initramfs]# <span class="term_command">ll initramfs.gz; file initramfs.gz</span>
-rw-r--r--. 1 root root 18558166 Aug 24 19:38 initramfs.gz
initramfs.gz: gzip compressed data, from Unix, last modified: Mon May 4 17:56:47 2015,
max compression
<span class="term_hd"># 2. 从上面看到文件是 gzip 压缩档，所以将它解压缩后，再查阅一下文件的类型！</span>
[root@study initramfs]# <span class="term_command">gzip -d initramfs.gz</span>
[root@study initramfs]# <span class="term_command">file initramfs</span>
initramfs: ASCII cpio archive (SVR4 with no CRC)
<span class="term_hd"># 3. 解开后又产生一个 cpio 文件，得要将它用 cpio 的方法解开！加上不要绝对路径的参数较保险！</span>
[root@study initramfs]# <span class="term_command">cpio -i -d -H newc --no-absolute-filenames < initramfs</span>
[root@study initramfs]# <span class="term_command">ll</span>
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Aug 24 19:40 bin -> usr/bin
drwxr-xr-x. 2 root root 42 Aug 24 19:40 dev
drwxr-xr-x. 12 root root 4096 Aug 24 19:40 etc
<span class="term_write">lrwxrwxrwx. 1 root root 23 Aug 24 19:40 init -> usr/lib/systemd/systemd</span>
-rw-r--r--. 1 root root 42263552 Aug 24 19:38 initramfs
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Aug 24 19:40 lib -> usr/lib
lrwxrwxrwx. 1 root root 9 Aug 24 19:40 lib64 -> usr/lib64
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Aug 24 19:40 proc
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Aug 24 19:40 root
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Aug 24 19:40 run
lrwxrwxrwx. 1 root root 8 Aug 24 19:40 sbin -> usr/sbin
-rwxr-xr-x. 1 root root 3041 Aug 24 19:40 shutdown
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Aug 24 19:40 sys
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Aug 24 19:40 sysroot
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Aug 24 19:40 tmp
drwxr-xr-x. 7 root root 61 Aug 24 19:40 usr
drwxr-xr-x. 3 root root 47 Aug 24 19:40 var
<span class="term_say"># 看吧！上面几乎就像是一个小型的文件系统根目录耶！这样就能让 kernel 去挂载了！</span>
<span class="term_hd"># 4. 接下来瞧一瞧到底这个小型的文件系统中，systemd 是要以哪个 target 来运行开机呢？</span>
[root@study initramfs]# <span class="term_command">ll usr/lib/systemd/system/default.target</span>
lrwxrwxrwx. 1 root root 13 Aug 24 19:40 usr/lib/systemd/system/default.target -> <span class="term_write">initrd.target</span>
<span class="term_hd"># 5. 最终，让我们瞧一瞧系统内缺省的 initrd.target 相依的所有服务数据吧！</span>
[root@study initramfs]# <span class="term_command">systemctl list-dependencies initrd.target</span>
initrd.target
├─dracut-cmdline.service
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
├─basic.target
│ ├─alsa-restore.service
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
│ ├─slices.target
│ │ ├─-.slice
│ │ └─system.slice
│ ├─sockets.target
│ │ ├─dbus.socket
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
│ │ └─systemd-udevd-kernel.socket
│ ├─sysinit.target
│ │ ├─dev-hugepages.mount
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
│ │ ├─local-fs.target
│ │ │ ├─-.mount
│ │ │ ├─boot.mount
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
│ │ └─swap.target
│ │ ├─dev-centos-swap.swap
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
│ │ └─dev-mapper-centos\x2dswap.swap
│ └─timers.target
│ └─systemd-tmpfiles-clean.timer
├─initrd-fs.target
└─initrd-root-fs.target
<span class="term_say"># 依旧透过 systemd 的方式，一个一个的将所有的侦测与服务加载系统中！</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>透过上面解开 initramfs 的结果，你会知道其实 initramfs 就是一个小型的根目录，这个小型根目录里面也是透过 systemd 来进行管理，同时观察 default.target
的链接，会发现其实这个小型系统就是透过 initrd.target 来开机，而 initrd.target 也是需要读入一堆例如 basic.target, sysinit.target 等等的硬件侦测、核心功能启用的流程，
然后开始让系统顺利运作。最终才又卸载 initramfs 的小型文件系统，实际挂载系统的根目录！</p>
<p>此外，initramfs 并没有包山包海，它仅是带入开机过程会用到的核心模块而已。所以如果你在 initramfs 里面去找 modules 这个关键字的话，
就可以发现主要的核心模块大概就是 SCSI、virtio、RAID 等等跟磁盘相关性比较高的模块就是了！现在由于磁盘大部分都是使用 SATA 这玩意儿，
并没有 IDE 的格式啰！所以，没有 initramfs 的话，你的 Linux 几乎就是不能顺利开机的啦！除非你将 SATA 的模块直接编译到核心去了！ ^_^</p>
<p>在核心完整的加载后，您的主机应该就开始正确的运作了，接下来，就是要开始运行系统的第一支程序： systemd ！</p>
<br></div><br>
<a id="startup_init"></a>
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<h2>19.1.3 第一支程序 systemd 及使用 default.target 进入开机进程分析</h2>
<p>在核心加载完毕、进行完硬件侦测与驱动程序加载后，此时你的主机硬件应该已经准备就绪了 (ready) ，
此时核心会主动的调用第一支程序，那就是 systemd 啰。这也是为啥<a href="0440processcontrol.html#pstree">第十六章的 pstree</a> 指令介绍时，你会发现 systemd 的 PID 号码是一号啦。
systemd 最主要的功能就是准备软件运行的环境，包括系统的主机名称、网络设置、语系处理、文件系统格式及其他服务的启动等。
而所有的动作都会透过 systemd 的缺省启动服务集合，亦即是 <span class="text_import2">/etc/systemd/system/default.target</span> 来规划。
另外， systemd 已经舍弃沿用多年的 system V 的 runlevel 了喔！</p>
<ul class="toplist"><li>常见的操作环境 target 与兼容于 runlevel 的等级</li></ul>
<p>可以作为缺省的操作环境 (default.target) 的主要项目有： multi-user.target 以及 graphical.target 这两个。当然还有某些比较特殊的操作环境，
包括在第十七章里面谈到的 rescue.target, emergency.target, shutdown.target 等等，以及本章在 initramfs 里面谈到的 initrd.target 啰！</p>
<p>但是过去的 systemV 使用的是一个称为 runlevel (运行等级) 的概念来启动系统的，systemd 为了兼容于旧式的 systemV 操作行为，
所以也将 runlevel 与操作环境做个结合喔！你可以使用底下的方式来查找两者间的对应：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">ll -d /usr/lib/systemd/system/runlevel*.target | cut -c 28-</span>
May 4 17:52 /usr/lib/systemd/system/runlevel0.target -> poweroff.target
May 4 17:52 /usr/lib/systemd/system/runlevel1.target -> rescue.target
May 4 17:52 /usr/lib/systemd/system/runlevel2.target -> multi-user.target
May 4 17:52 /usr/lib/systemd/system/runlevel3.target -> multi-user.target
May 4 17:52 /usr/lib/systemd/system/runlevel4.target -> multi-user.target
May 4 17:52 /usr/lib/systemd/system/runlevel5.target -> graphical.target
May 4 17:52 /usr/lib/systemd/system/runlevel6.target -> reboot.target
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>如果你之前已经使用过 systemV 的方式来管理系统的话，那应该会知道切换运行等级可以使用『 init 3 』转成文本界面，『 init 5 』转成图形界面吧？
这个 init 程序依旧是保留下来的，只是 init 3 会相当于 systemctl isolate multi-user.target 就是了！如果做个完整的叠代，这两个东西的对应为：</p>
<table class="news" style="width:85%">
<tbody><tr class="theader"><td>SystemV</td><td>systemd</td></tr>
<tr><td>init 0</td><td>systemctl poweroff</td></tr>
<tr><td>init 1</td><td>systemctl rescue</td></tr>
<tr><td>init [234]</td><td>systemctl isolate multi-user.target</td></tr>
<tr><td>init 5</td><td>systemctl isolate graphical.target</td></tr>
<tr><td>init 6</td><td>systemctl reboot</td></tr>
</tbody></table>
<ul class="toplist"><li>systemd 的处理流程</li></ul>
<p>如前所述，当我们取得了 /etc/systemd/system/default.target 这一个缺省操作界面的设置之后，接下来系统帮我们做了什么呢？
首先，它会链接到 /usr/lib/systemd/system/ 这个目录下去取得 multi-user.target 或 graphical.target 这两个其中的一 (当然，
鸟哥说的是正常的进入 Linux 操作环境的情况下！)，假设我们是使用 graphical.target 好了，接着下来 systemd 会去找两个地方的设置，
就是如下的目录：</p>
<ul>
<li>/etc/systemd/system/graphical.target.wants/：用户设置加载的 unit</li>
<li>/usr/lib/systemd/system/graphical.target.wants/：系统缺省加载的 unit</li>
</ul>
<p>然后再由 /usr/lib/systemd/system/graphical.target 这个设置档内发现如下的数据：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">cat /usr/lib/systemd/system/graphical.target</span>
[Unit]
Description=Graphical Interface
Documentation=man:systemd.special(7)
<span class="term_write">Requires=multi-user.target</span>
After=multi-user.target
Conflicts=rescue.target
<span class="term_write">Wants=display-manager.service</span>
AllowIsolate=yes
[Install]
Alias=default.target
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>这表示 graphical.target 必须要完成 multi-user.target 之后才能够进行，而进行完 graphical.target 之后，还得要启动 display-manager.service 才行的意思。
好了！那么透过同样的方式，我们来找找 multi-user.target 要运行完毕得要加载的项目有哪些呢？</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre><span class="term_hd"># 先来看看 multi-user.target 设置档内规范了相依的操作环境有哪些呢？</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">cat /usr/lib/systemd/system/multi-user.target</span>
[Unit]
Description=Multi-User System
Documentation=man:systemd.special(7)
<span class="term_write">Requires=basic.target</span>
Conflicts=rescue.service rescue.target
After=basic.target rescue.service rescue.target
AllowIsolate=yes
[Install]
Alias=default.target
<span class="term_hd"># 然后看看系统缺省要加载的 unit 有哪些？</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">ls /usr/lib/systemd/system/multi-user.target.wants</span>
brandbot.path plymouth-quit.service systemd-logind.service
dbus.service plymouth-quit-wait.service systemd-user-sessions.service
getty.target systemd-ask-password-wall.path
<span class="term_hd"># 用户自订要加载的 unit 又有哪些呢？</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">ls /etc/systemd/system/multi-user.target.wants</span>
abrt-ccpp.service crond.service mdmonitor.service sshd.service
abrtd.service hypervkvpd.service ModemManager.service sysstat.service
abrt-oops.service hypervvssd.service NetworkManager.service tuned.service
abrt-vmcore.service irqbalance.service postfix.service vmtoolsd.service
abrt-xorg.service kdump.service remote-fs.target vsftpd2.service
atd.service ksm.service rngd.service vsftpd.service
auditd.service ksmtuned.service rsyslog.service
backup2.timer libstoragemgmt.service smartd.service
backup.timer libvirtd.service sshd2.service
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>透过上面的结果，我们又能知道 multi-usre.target 需要在 basic.target 运作完毕才能够加载上述的许多 unit 哩！然后再去 basic.target 里头找数据等等～
最终这些数据就可以透过『 systemctl list-dependencies graphical.target 』这个指令来列出所有的相关性的服务啰！这就是 systemd 的调用所需要的服务的流程喔！</p>
<fieldset class="vbirdface"><legend style="font-family: serif; font-size:12pt; color: darkblue;">Tips</legend><img src="./vbird_files/vbird_face.gif" alt="鸟哥的图标" title="鸟哥的图标" style="float: right;"> 要知道系统的服务启用的流程，最简单的方法就是『 systemctl list-dependencies graphical.target 』这个指令！只是，如果你想要知道背后的设置档意义，
那就是分别去找出 /etc 与 /usr/lib 底下的 graphical.target.wants/ 目录下的数据就对了！当然，设置档脚本里面的 Requires 这个设置值所代表的服务，
也是需要是先加载喔！
</fieldset><br>
<p>约略分析一下『 systemctl list-dependencies graphical.target 』所输出的相依属性服务，基本上我们 CentOS 7.x 的 systemd 开机流程大约是这样：</p>
<ol>
<li>local-fs.target + swap.target：这两个 target 主要在挂载本机 /etc/fstab 里面所规范的文件系统与相关的内存置换空间。</li>
<li>sysinit.target：这个 target 主要在侦测硬件，加载所需要的核心模块等动作。</li>
<li>basic.target：加载主要的周边硬件驱动程序与防火墙相关任务</li>
<li>multi-user.target 底下的其它一般系统或网络服务的加载</li>
<li>图形界面相关服务如 gdm.service 等其他服务的加载</li>
</ol>
<p>除了第一步骤 local-fs.target, swap.target 是透过 /etc/fstab 来进行挂载的行为之外，那其他的 target 有做啥动作呢？简单得来说说！</p>
<br></div><br>
<a id="startup_sysinit"></a>
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<h2>19.1.4 systemd 运行 sysinit.target 初始化系统、basic.target 准备系统</h2>
<p>如果你自己使用『 systemctl list-dependencies sysinit.target 』来瞧瞧的话，那就会看到很多相依的服务！这些服务你应该要一个一个去查找看看设置脚本的内容，
就能够大致理解每个服务的意义。基本上，我们可以将这些服务归类成几个大项就是了：</p>
<ul class="mylist">
<li>特殊文件系统设备的挂载：包括 dev-hugepages.mount dev-mqueue.mount 等挂载服务，主要在挂载跟巨量内存分页使用与消息队列的功能。
挂载成功后，会在 /dev 底下创建 /dev/hugepages/, /dev/mqueue/ 等目录；</li>
<li>特殊文件系统的启用：包括磁盘数组、网络磁盘 (iscsi)、LVM 文件系统、文件系统对照服务 (multipath) 等等，也会在这里被侦测与使用到！</li>
<li>开机过程的消息传递与动画运行：使用 plymouthd 服务搭配 plymouth 指令来传递动画与消息</li>
<li>日志式注册表的使用：就是 systemd-journald 这个服务的启用啊！</li>
<li>加载额外的核心模块：透过 /etc/modules-load.d/*.conf 文件的设置，让核心额外加载管理员所需要的核心模块！</li>
<li>加载额外的核心参数设置：包括 /etc/sysctl.conf 以及 /etc/sysctl.d/*.conf 内部设置！</li>
<li>启动系统的乱数产生器：乱数产生器可以帮助系统进行一些密码加密演算的功能</li>
<li>设置终端机 (console) 字形</li>
<li>启动动态设备管理员：就是 udevd 这个家伙！用在动态对应实际设备访问与设备文件名对应的一个服务！相当重要喔！也是在这里启动的！</li>
</ul>
<p>不论你即将使用哪种操作环境来使用系统，这个 sysinit.target 几乎都是必要的工作！从上面你也可以看的出来，基本的核心功能、文件系统、文件系统设备的驱动等等，
都在这个时刻处理完毕～所以，这个 sysinit.target 的阶段是挺重要的喔！</p>
<p>运行完 sysinit.target 之后，再来则是 basic.target 这个项目了。 sysinit.target 在初始化系统，而这个 basic .target 则是一个最阳春的操作系统了！
这个 basic.target 的阶段主要启动的服务大概有这些：</p>
<ul class="mylist">
<li>加载 alsa 音效驱动程序：这个 alsa 是个音效相关的驱动程序，会让你的系统有音效产生啰；</li>
<li>加载 firewalld 防火墙：CentOS 7.x 以后使用 firewalld 取代 iptables 的防火墙设置，虽然最终都是使用 iptables 的架构，
不过在设置上面差很多喔！</li>
<li>加载 CPU 的微指令功能；</li>
<li>启动与设置 SELinux 的安全本文：如果由 disable 的状态改成 enable 的状态，或者是管理员设置强制重新设置一次 SELinux 的安全本文，
也在这个阶段处理喔！</li>
<li>将目前的开机过程所产生的开机信息写入到 /var/log/dmesg 当中</li>
<li>由 /etc/sysconfig/modules/*.modules 及 /etc/rc.modules 加载管理员指定的模块！</li>
<li>加载 systemd 支持的 timer 功能；</li>
</ul>
<p>在这个阶段完成之后，你的系统已经可以顺利的运作！就差一堆你需要的登录服务、网络服务、本机认证服务等等的 service 类别啰！于是就可以进入下个服务启动的阶段了！</p>
<br></div><br>
<a id="startup_runlevel"></a>
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<h2>19.1.5 systemd 启动 multi-user.target 下的服务</h2>
<p>在加载核心驱动硬件后，经过 sysinit.target 的初始化流程让系统可以访问之后，加上 basic.target 让系统成为操作系统的基础，
之后就是服务器要顺利运作时，需要的各种主机服务以及提供服务器功能的网络服务的启动了。这些服务的启动则大多是附挂在 multi-user.target 这个操作环境底下，
你可以到 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 里头去瞧瞧缺省要被启动的服务喔！</p>
<p>也就是说，一般来说服务的启动脚本设置都是放在底下的目录内：</p>
<ul>
<li>/usr/lib/systemd/system (系统缺省的服务启动脚本设置)</li>
<li>/etc/systemd/system (管理员自己开发与设置的脚本设置)</li>
</ul>
<p>而用户针对主机的本机服务与服务器网络服务的各项 unit 若要 enable 的话，就是将它放到 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 这个目录底下做个链接～
这样就可以在开机的时候去启动他。这时回想一下，你在第十七章使用 systemctl enable/disable 时，系统的回应是什么呢？再次回想一下：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre><span class="term_hd"># 将 vsftpd.service 先 disable 再 enable 看看输出的信息为何？</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">systemctl disable vsftpd.service</span>
rm '<span class="term_write">/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/</span>vsftpd.service'
[root@study ~]# <span class="term_command">systemctl enable vsftpd.service</span>
ln -s '/usr/lib/systemd/system/vsftpd.service' '<span class="term_write">/etc/systemd/system/multi-user.target.
wants/</span>vsftpd.service'
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>有没有发现亮点了？不是从 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 里面删除链接档，就是创建链接档～这样说，理解吧？
你当然不需要手动作这些链接，而是使用 systemctl 来处理即可！另外，这些进程除非在脚本设置里面原本就有规范服务的相依性，
这样才会有顺序的启动之外，大多数的服务都是同时启动的！这就是 systemd 的多任务啰。</p>
<a id="rc.local"></a>
<ul class="toplist"><li>兼容 systemV 的 rc-local.service</li></ul>
<p>另外，过去用过 Linux 的朋友大概都知道，当系统完成开机后，还想要让系统额外运行某些程序的话，可以将该程序指令或脚本的绝对路径名称写入到
/etc/rc.d/rc.local 这个文件去！新的 systemd 机制中，它建议直接写一个 systemd 的启动脚本设置档到 /etc/systemd/system 底下，然后使用
systemctl enable 的方式来设置启用它，而不要直接使用 rc.local 这个文件啦！</p>
<p>但是像鸟哥这种老人家就是喜欢将开机后要立刻运行的许多管理员自己的脚本，将它写入到 /etc/rc.d/rc.local 去嘛！那新版的 systemd 有没有支持呢？
当然有！那就是 rc-local.service 这个服务的功能了！这个服务不需要启动，它会自己判断 /etc/rc.d/rc.local 是否具有可运行的权限来判断要不要启动这个服务！
你可以这样检查看看：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre><span class="term_hd"># 1. 先看一下 /etc/rc.d/rc.local 的权限，然后检查 multi-user.target 有没有这个服务</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">ll /etc/rc.d/rc.local</span>
<span class="term_write">-rw-r--r--</span>. 1 root root 473 Mar 6 13:48 /etc/rc.d/rc.local
[root@study ~]# <span class="term_command">systemctl status rc-local.service</span>
rc-local.service - /etc/rc.d/rc.local Compatibility
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/rc-local.service; static)
Active: inactive (dead)
[root@study ~]# <span class="term_command">systemctl list-dependencies multi-user.target | grep rc-local</span>
<span class="term_say"># 明明就有这个服务，但是 rc.local 不具有可运行 (x) 的权限，因此这个服务不会被运行</span>
<span class="term_hd"># 2. 加入可运行权限后，再看一下 rc-local 是否可被启用！</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">chmod a+x /etc/rc.d/rc.local; ll /etc/rc.d/rc.local</span>
<span class="term_write">-rwxr-xr-x</span>. 1 root root 473 Mar 6 13:48 /etc/rc.d/rc.local
[root@study ~]# <span class="term_command">systemctl daemon-reload</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">systemctl list-dependencies multi-user.target | grep rc-local</span>
├─rc-local.service <span class="term_note"># 这个服务确实被记录到启动的环境下啰！</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>透过这个 chmod a+x /etc/rc.d/rc.local 的步骤，你的许多脚本就可以放在 /etc/rc.d/rc.local 这个文件内，
系统在每次开机都会去运行这文件内的指令喔！非常简单吧！</p>
<a id="getty"></a>
<ul class="toplist"><li>提供 tty 界面与登录的服务</li></ul>
<p>在 multi-user.target 底下还有个 getty.target 的操作界面项目喔！
这个项目就是我们在<a href="0560daemons.html#systemd_cfg_repeat">第十七章用来举例的 tty 终端机界面的个数案例</a>。
能不能提供适当的登录服务也是 multi-user.target 底下的内容！包括 systemd-logind.service, systemd-user-sessions.service 等服务。</p>
<p>比较有趣的地方是，由于服务都是同步运作，不一定哪个服务先启动完毕。如果 getty 服务先启动完毕时，你会发现到有可用的终端机尝试让你登录系统了。
问题是，如果 systemd-logind.service 或 systemd-user-sessions.service 服务尚未运行完毕的话，那么你还是无法登录系统的。</p>
<fieldset class="vbirdface"><legend style="font-family: serif; font-size:12pt; color: darkblue;">Tips</legend><img src="./vbird_files/vbird_face.gif" alt="鸟哥的图标" title="鸟哥的图标" style="float: right;"> 有些比较急性子的伙伴在启动 CentOS 7.x 时，看到屏幕出现 tty1 可以让他登录了～但是一开始输入正确的帐密却无法登录系统！
总要隔了数十秒之后才能够顺利的登录！知道原因了吗？ ^_^
</fieldset><br>
<br></div><br>
<a id="startup_term"></a>
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<h2>19.1.6 systemd 启动 graphical.target 底下的服务</h2>
<p>如果你的 default.target 是 multi-user.target 的话，那么这个步骤就不会进行。反之，如果是 graphical.target 的话，那么
systemd 就会开始加载用户管理服务与图形界面管理员 (window display manager, DM) 等，启动图形界面来让用户以图形界面登录系统喔！
如果你对于 graphical.target 多了哪些服务有兴趣，那就来检查看看：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">systemctl list-dependencies graphical.target</span>
graphical.target
├─accounts-daemon.service
├─<span class="term_write">gdm.service</span>
├─network.service
├─rtkit-daemon.service
├─systemd-update-utmp-runlevel.service
└─multi-user.target
├─abrt-ccpp.service
<span class="term_say">.....(底下省略).....</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>事实上就是多了上面列出来的这些服务而已～大多数都是图形界面帐号管理的功能，至于实际让用户可以登录的服务，倒是那个 gdm.service 哩！
如果你去瞧瞧 gdm.service 的内容，就会发现最重要的运行档是 /usr/sbin/gdm 喔！那就是让用户可以利用图形界面登录的最重要服务啰！
我们未来讲到 X 窗口界面时再来聊聊 gdm 这玩意儿喔！</p>
<p>到此为止，systemd 就已经完整的处理完毕，你可以使用图形界面或文本界面的方式来登录系统，系统也顺利的开机完毕，
也能够将你写入到 /etc/rc.d/rc.local 的脚本实际运行一次啰。那如果缺省是图形界面 (graphical.target) 但是想要关掉而进入文本界面 (multi-user.target) 呢？
很简单啊！19.1.3小节就谈过了，使用『 systemctl isolate multi-user.target 』即可！如果使用『 init 3 』呢？也是可以啦！
只是系统实际运行的还是『 systemctl isolate multi-user.target 』就是了！ ^_^</p>
<br></div><br>
<a id="startup_other"></a>
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<h2>19.1.7 开机过程会用到的主要设置档</h2>
<p>基本上， systemd 有自己的设置档处理方式，不过为了兼容于 systemV ，其实很多的服务脚本设置还是会读取位于 /etc/sysconfig/ 底下的环境设置档！
底下我们就来谈谈几个常见的比较重要的设置档啰！</p>
<ul class="toplist"><li>关于模块： /etc/modprobe.d/*.conf 及 /etc/modules-load.d/*.conf</li></ul>
<p>还记得我们在 <a href="0510osloader.html#startup_sysinit">sysinit.target 系统初始化</a>
当中谈到的加载用户自订模块的地方吗？其实有两个地方可以处理模块加载的问题，包括：</p>
<ul>
<li>/etc/modules-load.d/*.conf：单纯要核心加载模块的位置；</li>
<li>/etc/modprobe.d/*.conf：可以加上模块参数的位置</li>
</ul>
<p>基本上 systemd 已经帮我们将开机会用到的驱动程序全部加载了，因此这个部份你应该无须更动才对！不过，
如果你有某些特定的参数要处理时，应该就得要在这里进行了。举例来说，我们在第十七章曾经谈过 vsftpd 这个服务对吧！
而且当时将这个服务的端口口更改到 555 这个号码上去了！那我们可能需要修改防火墙设置，其中一个针对 FTP 很重要的防火墙模块为 nf_conntrack_ftp，
因此，你可以将这个模块写入到系统开机流程中，例如：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">vim /etc/modules-load.d/vbird.conf</span>
<span class="term_write">nf_conntrack_ftp</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>一个模块 (驱动程序) 写一行～然后，上述的模块基本上是针对缺省 FTP 端口口，亦即 port 21 所设置的，如果需要调整到 port 555 的话，
得要外带参数才行！模块外加参数的设置方式得要写入到另一个地方喔！</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">vim /etc/modprobe.d/vbird.conf</span>
<span class="term_write">options nf_conntrack_ftp ports=555</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>之后重新开机就能够顺利的加载并且处理好这个模块了。不过，如果你不想要开机测试，想现在处理呢？有个方式可以来进行看看：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">lsmod | grep nf_conntrack_ftp</span>
<span class="term_say"># 没东西！因为还没有加载这个模块！所以不会出现任何消息！</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">systemctl restart systemd-modules-load.service</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">lsmod | grep nf_conntrack_ftp</span>
nf_conntrack_ftp 18638 0
nf_conntrack 105702 1 nf_conntrack_ftp
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>透过上述的方式，你就可以在开机的时候将你所需要的驱动程序加载或者是调整这些模块的外加参数啰！</p>
<ul class="toplist"><li>/etc/sysconfig/*</li></ul>
<p>还有哪些常见的环境设置档呢？我们找几个比较重要的来谈谈：</p>
<ul>
<li><span class="text_import1">authconfig</span>：<br>
这个文件主要在规范用户的身份认证的机制，包括是否使用本机的 /etc/passwd, /etc/shadow 等，
以及 /etc/shadow 密码记录使用何种加密算法，还有是否使用外部密码服务器提供的帐号验证 (NIS, LDAP) 等。
系统缺省使用 SHA512 加密算法，并且不使用外部的身份验证机制；另外，不建议手动修改这个文件喔！你应该使用『 authconfig-tui
』指令来修改较佳！<br><br></li>
<li><span class="text_import1">cpupower</span>：<br>
如果你有启动 cpupower.service 服务时，他就会读取这个设置档。主要是 Linux 核心如何操作 CPU 的原则。
一般来说，启动 cpupower.service 之后，系统会让 CPU 以最大性能的方式来运作，否则缺省就是用多少算多少的模式来处理的。<br><br></li>
<li><span class="text_import1">firewalld, iptables-config, iptables-config, ebtables-config</span>：<br>
与防火墙服务的启动外带的参数有关，这些数据我们会在服务器篇慢慢再来讨论。<br><br></li>
<li><span class="text_import1">network-scripts/</span>：<br>
至于 network-scripts 里面的文件，则是主要用在设置网络卡～
这部份我们在<a href="http://linux.vbird.org/linux_server">服务器架设篇</a>才会提到！</li>
</ul>
<br></div>
</div>
<a id="kernel"></a>
<div class="block1">
<h2>19.2 核心与核心模块</h2>
<p>谈完了整个开机的流程，您应该会知道，在整个开机的过程当中，是否能够成功的驱动我们主机的硬件配备，
是核心 (kernel) 的工作！而核心一般都是压缩档，因此在使用核心之前，就得要将他解压缩后，才能加载主内存当中。</p>
<p>另外，为了应付日新月异的硬件，目前的核心都是具有『可读取模块化驱动程序』的功能，
亦即是所谓的『 modules (模块化)』的功能啦！所谓的模块化可以将他想成是一个『插件程序』，
该插件程序可能由硬件开发厂商提供，也有可能我们的核心本来就支持～不过，较新的硬件，
通常都需要硬件开发商提供驱动程序模块啦！</p>
<p>那么核心与核心模块放在哪？</p>
<ul>
<li>核心： /boot/vmlinuz 或 /boot/vmlinuz-version；</li>
<li>核心解压缩所需 RAM Disk： /boot/initramfs (/boot/initramfs-version)；</li>
<li>核心模块： /lib/modules/version/kernel 或 /lib/modules/$(uname -r)/kernel；</li>
<li>核心原代码： /usr/src/linux 或 /usr/src/kernels/ (要安装才会有，缺省不安装)</li>
</ul>
<p>如果该核心被顺利的加载系统当中了，那么就会有几个信息纪录下来：</p>
<ul>
<li>核心版本： /proc/version</li>
<li>系统核心功能： /proc/sys/kernel/</li>
</ul>
<p>问题来啦，如果我有个新的硬件，偏偏我的操作系统不支持，该怎么办？很简单啊！</p>
<ul>
<li>重新编译核心，并加入最新的硬件驱动程序原代码；</li>
<li>将该硬件的驱动程序编译成为模块，在开机时加载该模块</li>
</ul>
<p>上面第一点还很好理解，反正就是重新编译核心就是了。不过，核心编译很不容易啊！
我们会在后续章节约略介绍核心编译的整个进程。比较有趣的则是将该硬件的驱动程序编译成为模块啦！
关于编译的方法，可以参考后续的<a href="0520source_code_and_tarball.html">第二十一章、原代码与 tarball</a>的介绍。
我们这个章节仅是说明一下，如果想要加载一个已经存在的模块时，该如何是好？</p>
<a id="kernel_depmod"></a>
<div class="block2"><div class="gototop"><a href="0510osloader.html#top">Top</a></div>
<h2>19.2.1 核心模块与相依性</h2>
<p>既然要处理核心模块，自然就得要了解了解我们核心提供的模块之间的相关性啦！
基本上，核心模块的放置处是在 /lib/modules/$(uname -r)/kernel 当中，里面主要还分成几个目录：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>arch ：与硬件平台有关的项目，例如 CPU 的等级等等；
crypto ：核心所支持的加密的技术，例如 md5 或者是 des 等等；
drivers ：一些硬件的驱动程序，例如显卡、网络卡、PCI 相关硬件等等；
fs ：核心所支持的 filesystems ，例如 vfat, reiserfs, nfs 等等；
lib ：一些函数库；
net ：与网络有关的各项协定数据，还有防火墙模块 (net/ipv4/netfilter/*) 等等；
sound ：与音效有关的各项模块；
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>如果要我们一个一个的去检查这些模块的主要信息，然后定义出他们的相依性，
我们可能会疯掉吧！所以说，我们的 Linux 当然会提供一些模块相依性的解决方案啰～
对啦！那就是检查 <span class="text_import2">/lib/modules/$(uname -r)/modules.dep</span>
这个文件啦！他记录了在核心支持的模块的各项相依性。</p>
<p>那么这个文件如何创建呢？挺简单！利用 depmod 这个指令就可以达到创建该文件的需求了！</p>
<a id="depmod"></a>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">depmod [-Ane]</span>
<span class="term_say">选项与参数：
-A ：不加任何参数时， depmod 会主动的去分析目前核心的模块，并且重新写入
/lib/modules/$(uname -r)/modules.dep 当中。若加入 -A 参数时，则 depmod
会去搜索比 modules.dep 内还要新的模块，如果真找到新模块，才会更新。
-n ：不写入 modules.dep ，而是将结果输出到屏幕上(standard out)；
-e ：显示出目前已加载的不可运行的模块名称</span>
<span class="term_hd">范例一：若我做好一个网络卡驱动程序，文件名为 a.ko，该如何更新核心相依性？</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">cp a.ko /lib/modules/$(uname -r)/kernel/drivers/net</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">depmod</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>以上面的范例一为例，我们的 kernel 核心模块扩展名一定是 .ko 结尾的，
当你使用 depmod 之后，该程序会跑到模块标准放置目录 /lib/modules/$(uname -r)/kernel ，
并依据相关目录的定义将全部的模块捉出来分析，最终才将分析的结果写入 modules.dep 文件中的呐！
这个文件很重要喔！因为他会影响到本章稍后会介绍的 <a href="0510osloader.html#modprobe">modprobe</a> 指令的应用！</p>
<br></div><br>
<a id="kernel_look"></a>
<div class="block2"><div class="gototop"><a href="0510osloader.html#top">Top</a></div>
<h2>19.2.2 核心模块的观察</h2>
<p>那你到底晓不晓得目前核心加载了多少的模块呢？粉简单啦！利用 lsmod 即可！</p>
<a id="lsmod"></a>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">lsmod</span>
Module Size Used by
nf_conntrack_ftp 18638 0
nf_conntrack 105702 1 nf_conntrack_ftp
<span class="term_say">....(中间省略)....</span>
qxl 73766 1
drm_kms_helper 98226 1 qxl
ttm 93488 1 qxl
drm 311588 4 qxl,ttm,drm_kms_helper <span class="term_note"># drm 还被 qxl, ttm..等模块使用</span>
<span class="term_say">....(底下省略)....</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>使用 lsmod 之后，系统会显示出目前已经存在于核心当中的模块，显示的内容包括有：</p>
<ul class="text_import2">
<li>模块名称(Module)；</li>
<li>模块的大小(size)；</li>
<li>此模块是否被其他模块所使用 (Used by)。</li></ul>
<p>也就是说，模块其实真的有相依性喔！举上表为例，nf_conntrack 先被加载后，nf_conntrack_ftp这个模块才能够进一步的加载系统中！
这两者间是有相依性的。包括鸟哥测试机使用的是虚拟机，用到的显卡是 qxl 这个模块，该模块也同时使用了好多额外的附属模块喔！
那么，那个 drm 是啥鬼？要如何了解呢？就用 modinfo 吧！</p>
<a id="modinfo"></a>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">modinfo [-adln] [module_name|filename]</span>
<span class="term_say">选项与参数：
-a ：仅列出作者名称；
-d ：仅列出该 modules 的说明 (description)；
-l ：仅列出授权 (license)；
-n ：仅列出该模块的详细路径。</span>
<span class="term_hd">范例一：由上个表格当中，请列出 drm 这个模块的相关信息：</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">modinfo drm</span>
<span class="term_write">filename: /lib/modules/3.10.0-229.el7.x86_64/kernel/drivers/gpu/drm/drm.ko</span>
license: GPL and additional rights
<span class="term_write">description: DRM shared core routines</span>
author: Gareth Hughes, Leif Delgass, José Fonseca, Jon Smirl
rhelversion: 7.1
srcversion: 66683E37FDD905C9FFD7931
depends: i2c-core
intree: Y
vermagic: 3.10.0-229.el7.x86_64 SMP mod_unload modversions
signer: CentOS Linux kernel signing key
sig_key: A6:2A:0E:1D:6A:6E:48:4E:9B:FD:73:68:AF:34:08:10:48:E5:35:E5
sig_hashalgo: sha256
parm: edid_fixup:Minimum number of valid EDID header bytes (0-8, default 6) (int)
<span class="term_say">.....(底下省略).....</span>
<span class="term_say"># 可以看到这个模块的来源，以及该模块的简易说明！</span>
<span class="term_hd">范例二：我有一个模块名称为 a.ko ，请问该模块的信息为？</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">modinfo a.ko</span>
<span class="term_say">....(省略)....</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>事实上，这个 modinfo 除了可以『查阅在核心内的模块』之外，还可以检查『某个模块文件』，
因此，如果你想要知道某个文件代表的意义为何，利用 modinfo 加上完整文件名吧！看看就晓得是啥玩意儿啰！ ^_^</p>
<br></div><br>
<a id="kernel_load"></a>
<div class="block2"><div class="gototop"><a href="0510osloader.html#top">Top</a></div>
<h2>19.2.3 核心模块的加载与移除</h2>
<p>好了，如果我想要自行手动加载模块，又该如何是好？有很多方法啦，最简单而且建议的，是使用 modprobe 这个指令来加载模块，
这是因为 modprobe 会主动的去搜索 modules.dep 的内容，先克服了模块的相依性后，
才决定需要加载的模块有哪些，很方便。至于 insmod 则完全由用户自行加载一个完整文件名的模块，
并不会主动的分析模块相依性啊！</p>
<a id="insmod"></a>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">insmod [/full/path/module_name] [parameters]</span>
<span class="term_hd">范例一：请尝试加载 cifs.ko 这个『文件系统』模块</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs/fat/fat.ko</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">lsmod | grep fat</span>
fat 65913 0
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>insmod 立刻就将该模块加载啰～但是 insmod 后面接的模块必须要是完整的『文件名』才行！那如何移除这个模块呢？</p>
<a id="rmmod"></a>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">rmmod [-fw] module_name</span>
<span class="term_say">选项与参数：
-f ：强制将该模块移除掉，不论是否正被使用；</span>
<span class="term_hd">范例一：将刚刚加载的 fat 模块移除！</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">rmmod fat</span>
<span class="term_hd">范例二：请加载 vfat 这个『文件系统』模块</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">insmod /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs/vfat/vfat.ko</span>
insmod: ERROR: could not load module /lib/modules/3.10.0-229.el7.x86_64/kernel/fs/vfat/
vfat.ko: No such file or directory
<span class="term_say"># 无法加载 vfat 这个模块啊！伤脑筋！</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>使用 insmod 与 rmmod 的问题就是，你必须要自行找到模块的完整文件名才行，而且如同上述范例二的结果，
万一模块有相依属性的问题时，你将无法直接加载或移除该模块呢！所以近年来我们都建议直接使用 modprobe
来处理模块加载的问题，这个指令的用法是：</p>
<a id="modprobe"></a>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">modprobe [-cfr] module_name</span>
<span class="term_say">选项与参数：
-c ：列出目前系统所有的模块！(更详细的代号对应表)
-f ：强制加载该模块；
-r ：类似 rmmod ，就是移除某个模块啰～</span>
<span class="term_hd">范例一：加载 vfat 模块</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">modprobe vfat</span>
<span class="term_say"># 很方便吧！不需要知道完整的模块文件名，这是因为该完整文件名已经记录到
# /lib/modules/`uname -r`/modules.dep 当中的缘故啊！如果要移除的话：</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">modprobe -r vfat</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>使用 modprobe 真的是要比 insmod 方便很多！因为他是直接去搜索 modules.dep 的纪录，
所以啰，当然可以克服模块的相依性问题，而且还不需要知道该模块的详细路径呢！好方便！ ^_^</p>
<table class="exam" style="width:90%"><tbody><tr><td>
例题：<div>
尝试使用 modprobe 加载 cifs 这个模块，并且观察该模块的相关模块是哪个？
</div>
答：<div>
我们使用 modprobe 来加载，再以 lsmod 来观察与 grep 截取关键字看看：<br>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">modprobe cifs</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">lsmod | grep cifs</span>
cifs 456500 0
dns_resolver 13140 1 cifs <span class="term_note"><==竟然还有使用到 dns_resolver 哩！</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">modprobe -r cifs</span> <span class="term_note"><==测试完移除此模块</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
</div>
</td></tr></tbody></table><br>
<br></div><br>
<a id="kernel_modprobe"></a>
<div class="block2"><div class="gototop"><a href="0510osloader.html#top">Top</a></div>
<h2>19.2.4 核心模块的额外参数设置：/etc/modprobe.d/*conf</h2>
<p>如果有某些特殊的需求导致你必须要让核心模块加上某些参数时，请回到<a href="0510osloader.html#startup_other">19.1.7</a>小节瞧一瞧！
应该会有启发喔！重点就是要自己创建扩展名为 .conf 的文件，透过 options 来带入核心模块参数啰！</p>
<br></div>
</div>
<a id="grub"></a>
<div class="block1">
<h2>19.3 Boot Loader: Grub2</h2>
<p>在看完了前面的整个开机流程，以及核心模块的整理之后，你应该会发现到一件事情，那就是『 boot loader 是加载核心的重要工具』啊！没有 boot loader 的话，那么
kernel 根本就没有办法被系统加载的呢！所以，底下我们会先谈一谈 boot loader 的功能，然后再讲一讲现阶段 Linux 里头最主流的 grub2 这个 boot loader 吧！</p>
<p>另外，你也得要知道，目前新版的 CentOS 7.x 已经将沿用多年的 grub 换成了 grub2 了！这个 grub2 版本在设置与安装上面跟之前的 grub 有点不那么相同，
所以，在后续的章节中，得要了解一下新的 grub2 的设置方式才行喔！如果你是新接触者，那没关系～直接看就 OK 了！</p>
<a id="grub_loader"></a>
<div class="block2"><div class="gototop"><a href="0510osloader.html#top">Top</a></div>
<h2>19.3.1 boot loader 的两个 stage</h2>
<p>我们在第一小节开机流程的地方曾经讲过，在 BIOS 读完信息后，接下来就是会<a href="0510osloader.html#process_2">到第一个开机设备的 MBR 去读取 boot loader</a> 了。这个 boot loader
可以具有菜单功能、直接加载核心文件以及控制权移交的功能等，
系统必须要有 loader 才有办法加载该操作系统的核心就是了。但是我们都知道， <span class="text_import2">MBR
是整个硬盘的第一个 sector 内的一个区块，充其量整个大小也才 446 bytes 而已。</span>即使是 GPT 也没有很大的磁区来保存 loader 的数据。
我们的 loader 功能这么强，光是代码与设置数据不可能只占这么一点点的容量吧？那如何安装？</p>
<p>为了解决这个问题，所以 Linux 将 boot loader 的代码运行与设置值加载分成两个阶段 (stage) 来运行：</p>
<ul>
<li><span class="text_import2">Stage 1：运行 boot loader 主程序：</span><br>
第一阶段为运行 boot loader 的主程序，这个主程序必须要被安装在开机区，亦即是 MBR 或者是 boot sector
。但如前所述，因为 MBR 实在太小了，所以，MBR 或 boot sector 通常仅安装 boot loader 的最小主程序，
并没有安装 loader 的相关设置档；<br><br></li>
<li><span class="text_import2">Stage 2：主程序加载设置档：</span><br>
第二阶段为透过 boot loader 加载所有设置档与相关的环境参数文件 (包括文件系统定义与主要设置档 grub.cfg)，
一般来说，设置档都在 /boot 底下。</li>
</ul>
<p>那么这些设置档是放在哪里啊？这些与 grub2 有关的文件都放置到 /boot/grub2 中，那我们就来看看有哪些文件吧！</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">ls -l /boot/grub2</span>
-rw-r--r--. device.map <span class="term_note"><==grub2 的设备对应档(底下会谈到)</span>
drwxr-xr-x. fonts <span class="term_note"><==开机过程中的画面会使用到的字体数据</span>
-rw-r--r--. grub.cfg <span class="term_note"><==grub2 的主设置档！相当重要！</span>
-rw-r--r--. grubenv <span class="term_note"><==一些环境区块的符号</span>
drwxr-xr-x. i386-pc <span class="term_note"><==针对一般 x86 PC 所需要的 grub2 的相关模块</span>
drwxr-xr-x. locale <span class="term_note"><==就是语系相关的数据啰</span>
drwxr-xr-x. themes <span class="term_note"><==一些开机主题画面数据</span>
[root@study ~]# <span class="term_command">ls -l /boot/grub2/i386-pc</span>
-rw-r--r--. acpi.mod <span class="term_note"><==电源管理有关的模块</span>
-rw-r--r--. ata.mod <span class="term_note"><==磁盘有关的模块</span>
-rw-r--r--. chain.mod <span class="term_note"><==进行 loader 控制权移交的相关模块</span>
-rw-r--r--. command.lst <span class="term_note"><==一些指令相关性的列表</span>
-rw-r--r--. efiemu32.o <span class="term_note"><==底下几个则是与 uefi BIOS 相关的模块</span>
-rw-r--r--. efiemu64.o
-rw-r--r--. efiemu.mod
-rw-r--r--. ext2.mod <span class="term_note"><==EXT 文件系统家族相关模块</span>
-rw-r--r--. fat.mod <span class="term_note"><==FAT 文件系统模块</span>
-rw-r--r--. gcry_sha256.mod <span class="term_note"><==常见的加密模块</span>
-rw-r--r--. gcry_sha512.mod
-rw-r--r--. iso9660.mod <span class="term_note"><==光盘文件系统模块</span>
-rw-r--r--. lvm.mod <span class="term_note"><==LVM 文件系统模块</span>
-rw-r--r--. mdraid09.mod <span class="term_note"><==软件磁盘数组模块</span>
-rw-r--r--. minix.mod <span class="term_note"><==MINIX 相关文件系统模块</span>
-rw-r--r--. msdospart.mod <span class="term_note"><==一般 MBR 分割表</span>
-rw-r--r--. part_gpt.mod <span class="term_note"><==GPT 分割表</span>
-rw-r--r--. part_msdos.mod <span class="term_note"><==MBR 分割表</span>
-rw-r--r--. scsi.mod <span class="term_note"><==SCSI 相关模块</span>
-rw-r--r--. usb_keyboard.mod <span class="term_note"><==底下两个为 USB 相关模块</span>
-rw-r--r--. usb.mod
-rw-r--r--. vga.mod <span class="term_note"><==VGA 显卡相关模块</span>
-rw-r--r--. xfs.mod <span class="term_note"><==XFS 文件系统模块</span>
<span class="term_say"># 鸟哥这里只拿一些模块作说明，没有全部的文件都列上来喔！</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>从上面的说明你可以知道 /boot/grub2/ 目录下最重要的就是设置档 (grub2.cfg) 以及各种文件系统的定义！
我们的 loader 读取了这种文件系统定义数据后，就能够认识文件系统并读取在该文件系统内的核心文件啰。</p>
<p>所以从上面的文件来看， grub2 认识的文件系统与磁盘分割格式真的非常多喔！正因为如此，所以 grub2
才会取代 Lilo / grub 这个老牌的 boot loader 嘛！好了，接下来就来瞧瞧设置档内有啥设置值吧！</p>
<br></div><br>
<a id="grub_menulist"></a>
<div class="block2"><div class="gototop"><a href="0510osloader.html#top">Top</a></div>
<h2>19.3.2 grub2 的设置档 /boot/grub2/grub.cfg 初探</h2>
<p>grub2 的优点挺多的，包括有：</p>
<ul>
<li>认识与支持较多的文件系统，并且可以使用 grub2 的主程序直接在文件系统中搜索核心文件名；</li>
<li>开机的时候，可以『自行编辑与修改开机设置项目』，类似 bash 的指令模式；</li>
<li>可以动态搜索设置档，而不需要在修改设置档后重新安装 grub2 。亦即是我们只要修改完
/boot/grub2/grub.cfg 里头的设置后，下次开机就生效了！</li>
</ul>
<p>上面第三点其实就是 Stage 1, Stage 2 分别安装在 MBR (主程序) 与文件系统当中 (设置档与定义档) 的原因啦！
好了，接下来，让我们好好了解一下 grub2 的设置档： /boot/grub2/grub.cfg 这玩意儿吧！</p>
<a id="grub_hd"></a>
<ul class="toplist"><li>磁盘与分区在 grub2 中的代号</li></ul>
<p>安装在 MBR 的 grub2 主程序，最重要的任务之一就是<span class="text_import2">从磁盘当中加载核心文件</span>，
以让核心能够顺利的驱动整个系统的硬件。所以啰， grub2 必须要认识硬盘才行啊！那么 grub2 到底是如何认识硬盘的呢？
嘿嘿！ grub2 对硬盘的代号设置与传统的 Linux 磁盘代号可完全是不同的！grub2 对硬盘的识别使用的是如下的代号：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>(hd0,1) <span class="term_note"># 一般的缺省语法，由 grub2 自动判断分割格式</span>
(hd0,msdos1) <span class="term_note"># 此磁盘的分割为传统的 MBR 模式</span>
(hd0,gpt1) <span class="term_note"># 此磁盘的分割为 GPT 模式</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>够神了吧？跟 /dev/sda1 风马牛不相干～怎么办啊？其实只要注意几个东西即可，那就是：</p>
<ul class="text_import2">
<li>硬盘代号以小括号 ( ) 包起来；</li>
<li>硬盘以 hd 表示，后面会接一组数字；</li>
<li>以『搜索顺序』做为硬盘的编号！(这个重要！)</li>
<li>第一个搜索到的硬盘为 0 号，第二个为 1 号，以此类推；</li>
<li>每颗硬盘的第一个 partition 代号为 1 ，依序类推。</li>
</ul>
<p>所以说，第一颗『搜索到的硬盘』代号为：『(hd0)』，而该颗硬盘的第一号分区为『(hd0,1)』，这样说了解了吧？
另外，为了区分不同的分割格式，因此磁盘后面的分割号码可以使用类似 msdos1 与 gpt1 的方式来调整！
最终要记得的是，磁盘的号码是由 0 开始编号，分区的号码则与 Linux 一样，是由 1 号开始编号！两者不同喔！</p>
<fieldset class="vbirdface"><legend style="font-family: serif; font-size:12pt; color: darkblue;">Tips</legend><img src="./vbird_files/vbird_face.gif" alt="鸟哥的图标" title="鸟哥的图标" style="float: right;"> 跟旧版的 grub 有点不一样，因为旧版的 grub 不论磁盘还是分区的起始号码都是 0 号，而 grub2 在分区的部份是以 1 号开始编喔！
此外，由于 BIOS 可以调整磁盘的开机顺序，因此上述的磁盘对应的 (hdN) 那个号码 N 是可能会变动的喔！这要先有概念才行！
</fieldset><br>
<p>所以说，整个硬盘代号为：</p>
<table class="news" style="width: 95%">
<tbody><tr class="theader"><td>硬盘搜索顺序</td><td>在 Grub2 当中的代号</td></tr>
<tr><td class="tcenter">第一颗(MBR)</td><td>(hd0) (hd0,msdos1) (hd0,msdos2) (hd0,msdos3)....</td></tr>
<tr><td class="tcenter">第二颗(GPT)</td><td>(hd1) (hd1,gpt1) (hd1,gpt2) (hd1,gpt3)....</td></tr>
<tr><td class="tcenter">第三颗</td><td>(hd2) (hd2,1) (hd2,2) (hd2,3)....</td></tr>
</tbody></table>
<p>这样应该比较好看出来了吧？第一颗硬盘的 MBR 安装处的硬盘代号就是『(hd0)』，
而第一颗硬盘的第一个分区的 boot sector 代号就是『(hd0,msdos1)』第一颗硬盘的第一个逻辑分区的
boot sector 代号为『(hd0,msdos5)』瞭了吧！</p>
<table class="exam" style="width:90%"><tbody><tr><td>
例题：<div>
假设你的系统仅有一颗 SATA 硬盘，请说明该硬盘的第一个逻辑分区在 Linux 与 grub2 当中的文件名与代号：
</div>
答：<div>
因为是 SATA 磁盘，加上使用逻辑分区，因此 Linux 当中的文件名为 /dev/sda5 才对 (1~4 保留给 primary 与 extended 使用)。
至于 grub2 当中的磁盘代号则由于仅有一颗磁盘，因此代号会是『 (hd0,msdos5) 』或简易的写法『 (hd0,5) 』才对。
</div>
</td></tr></tbody></table>
<a id="grub_menu_lst"></a>
<ul class="toplist"><li>/boot/grub2/grub.cfg 设置档(重点在了解，不要随便改！)：</li></ul>
<p>了解了 grub2 当中最麻烦的硬盘代号后，接下来，我们就可以瞧一瞧设置档的内容了。先看一下鸟哥的 CentOS
内的 /boot/grub2/grub.cfg 好了：</p>
<table class="term"><tbody><tr><td class="term"><pre>[root@study ~]# <span class="term_command">vim /boot/grub2/grub.cfg</span>
<span class="term_say"># 开始是 /etc/grub.d/00_header 这个脚本运行的结果展示，主要与基础设置与环境有关</span>
### BEGIN /etc/grub.d/00_header ###
set pager=1
if [ -s $prefix/grubenv ]; then
load_env
fi
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
if [ x$feature_timeout_style = xy ] ; then
set timeout_style=menu
<span class="term_write"> set timeout=5</span>
# Fallback normal timeout code in case the timeout_style feature is
# unavailable.
else
<span class="term_write"> set timeout=5</span>
fi
### END /etc/grub.d/00_header ###
<span class="term_say"># 开始运行 /etc/grub.d/10_linux，主要针对实际的 Linux 核心文件的开机环境</span>
### BEGIN /etc/grub.d/10_linux ###
<span class="term_write">menuentry 'CentOS Linux 7 (Core), with Linux 3.10.0-229.el7.x86_64' --class rhel fedora \
--class gnu-linux --class gnu --class os --unrestricted $menuentry_id_option \
'gnulinux-3.10.0-229.el7.x86_64-advanced-299bdc5b-de6d-486a-a0d2-375402aaab27' {
load_video
set gfxpayload=keep
insmod gzio
insmod part_gpt
insmod xfs
set root='hd0,gpt2'
if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint='hd0,gpt2' 94ac5f77-cb8a-495e-a65b-...
else
search --no-floppy --fs-uuid --set=root 94ac5f77-cb8a-495e-a65b-2ef7442b837c
fi
linux16 /vmlinuz-3.10.0-229.el7.x86_64 root=/dev/mapper/centos-root ro \
rd.lvm.lv=centos/root rd.lvm.lv=centos/swap crashkernel=auto rhgb quiet \
LANG=zh_TW.UTF-8
initrd16 /initramfs-3.10.0-229.el7.x86_64.img
}</span>
### END /etc/grub.d/10_linux ###
<span class="term_say">.....(中间省略).....</span>
### BEGIN /etc/grub.d/30_os-prober ###
### END /etc/grub.d/30_os-prober ###
### BEGIN /etc/grub.d/40_custom ###
### END /etc/grub.d/40_custom ###
<span class="term_say">.....(底下省略).....</span>
</pre></td></tr></tbody></table>
<p>基本上，grub2 不希望你自己修改 grub.cfg 这个设置档，取而代之的是修改几个特定的设置档之后，由 grub2-mkconfig 这个指令来产生新的 grub.cfg 文件。
不过，你还是得要了解一下 grub2.cfg 的大致内容。</p>
<p>在 grub.cfg 最开始的部份，其实大多是环境设置与默认值设置等，比较重要的当然是缺省由哪个选项开机 (set default) 以及缺省的秒数 (set timeout)，
再来则是每一个菜单的设置，就是在『 menuentry 』这个设置值之后的项目啰！在鸟哥缺省的设置档当中，其实是有两个 menuentry 的，
也就是说，鸟哥的测试机在开机的时候应该就会有两个可以选择的菜单的意思啰！</p>
<p>在 menuentry 之后会有几个项目的规范，包括『 --class, --unrestricted --id 』等等的指定项目，之后透过『 { } 』将这个菜单会用到的数据框起来，
在选择这个菜单之后就会进行括号内的动作的意思。如果真的点击了这个菜单，那 grub2 首先会加载模块，例如上表中的『
load_video, insmod gzio, insmod part_gpt, insmod xfs 』等等的项目，
都是在加载要读取核心文件所需要的磁盘、分区、文件系统、解压缩等等的驱动程序。之后就是三个比较重要的项目：</p>
<ul>
<li><span class="text_import1" style="font-family: '细明体'">set root='hd0,gpt2'</span><br>
这 root 是指定 grub2 设置档所在的那个设备。以我们的测试机来说，当初安装的时候分割出 / 与 /boot 两个设备唷，而 grub2 是在 /boot/grub2 这个位置上，
而这个位置的磁盘文件名为 /dev/vda2 ，因此完整的 grub2 磁盘名称就是 (hd0,2) 啰！因为我们的系统用的是 GTP 的磁盘分割格式，
因此全名就是『 hd0,gpt2 』！这样说，有没有听懂啊？<br><br></li>