Linux启动过程01【BIOS】

操作系统的启动分为两个阶段:引导boot和启动startup,本文主要描述boot过程。

BIOS->GRUG1->GRUB1.5->GRUB2->Linux内核【环境硬盘引导、MBR分区】

1、按开机键,系统加电

2、主板通电
CPU加电时,会默认设置[CS:IP]为[0XF000:0XFFF0],根据实模式下寻址规则,CPU指向0XFFFF0
这个地址正是BIOS启动程序位置,而BIOS访问方式与内存一致,所以CPU可以直接读取命令并执行

3、BIOS执行
3.1、BIOS首先执行POST自检,包括主板、内存、外设等,遇到问题则报警并停止引导

3.2、BIOS对设备执行简单的初始化工作

3.3、BIOS 会在内存中:
建立中断表(0x00000~0x003FF)
构建 BIOS 数据区(0x00400~0x004FF)
加载了中断服务程序(0x0e05b~0x1005A)

3.4、BIOS根据设备启动顺序,依次判断是否可以启动
比如先检查光驱能否启动
然后依次检查硬盘是否可以启动【硬盘分区的时候,设置为活动分区】

4、硬盘引导
4.1、先说下寻址方式,与扇区编号的事情
最传统的磁盘寻址方式为CHS,由三个参数决定读取哪个扇区:磁头(Heads)、柱面(Cylinder)、扇区(Sector)
磁头数【8位】,从0开始,最大255【微软DOS系统,只能用255个】,决定了读取哪个盘片的哪个面【一盘两面】
柱面数【10位】,从0开始,最大1023【决定了读取哪个磁道,磁道无论长短都会划分为相同扇区数】
扇区数【6位】,从1开始,最大数 63【CHS中扇区从1开始,而逻辑划分中扇区从0开始,经常会造成很多误解】
每个扇区为512字节

4.2、然后说下引导方式
BIOS在发现硬盘启动标志后,BIOS会引发INT 19H中断
这个操作,会将MBR【逻辑0扇区】,也就是磁盘CHS【磁头0,柱面0,扇区1】,读取到内存[0:7C00h],然后执行其代码【GRUB1阶段】,至此BIOS把主动权交给了GRUB1阶段代码
MBR扇区为512字节,扇区最后分区表至少需要66字节【64字节DPT+2字节引导标志】,所以这段代码最多只能有446字节,grub中对应的就是引导镜像boot.img
boot.img的任务就是,定位,并通过BIOS INT13中断读取1.5阶段代码,并运行

5、Grub1.5阶段
5.1、先说一下MBR GAP
据说微软DOS系统原因,第一个分区的起始逻辑扇区是63扇区,在MBR【0扇区】和分布表之间【63扇区】,存在62个空白扇区,共 31KB。
Grub1.5阶段代码就安装在这里。

5.2、上面提到,boot.img主要功能就是找到并加载Grub1.5阶段代码,并切换执行。
Grub1.5阶段代码是core.img,其主要功能就是加载文件系统驱动,挂载文件系统, 位加载并运行GRUB2阶段代码。
core.img包括多个映像和模块:
diskboot.img【1.5阶段引导程序】,存在于MBR GAP第一个扇区;【这里是硬盘启动的情况,如果是cd启动就会是cdboot.img】
lzma_decompress.img【解压程序】
kernel.img【grub核心代码】,会【压缩存放】
biosdisk.mod【磁盘驱动】、Part_msdos.mod【MBR分区支持】、Ext2.mod【EXT文件系统】等,会【压缩存放】

其实boot.img只加载了core.img的第一个扇区【存放diskboot.img】,然后控制权就交出去了,grub阶段1代码使命结束。
diskboot.img知道后续每个文件的位置,会继续通过BIOS中断读取扇区,加载余下的部分并转交控制权,包括:
加载lzma_decompress.img,从而可以解压被压缩的模块
加载kernel.img,并转交控制权给kernel.img
kernel.img的grub_main函数会调用grub_load_modules函数加载各个mod模块
加载各个mod后,grub就支持文件系统了,访问磁盘不需要再依靠BIOS的中断以扇区为单位读取了,终于可以使用文件系统了

6、GRUB2阶段
现在grub就能访问boot/grub及其子目录了
kernel.img接着调用grub_load_normal_mode加载normal模块
normal模块读取解析文件grub.cfg,查看有哪些命令,比如发现了linux、initrd这几个命令,需要linux模块
normal模块会根据command.lst,定位并加载用到的linux模块【一般在/boot/grub2/i386-pc目录】
当然,同时需要完成初始化显示、载入字体等工作
接下来Grub就会给咱们展示启动菜单了

7、选择启动菜单
7.1、引导协议
引导程序加载内核,前提是确定好数据交换方式,叫做引导协议,内核中引导协议相关部分的代码在arch/x86/boot/header.S中,内核会在这个文件中标明自己的对齐要求、是否可以重定位以及希望的加载地址等信息。同时也会预留空位,由引导加载程序在加载内核时填充,比如initramfs的加载位置和大小等信息。
引导加载程序和内核均为此定义了一个结构体linux_kernel_params,称为引导参数,用于参数设定。Grub会在把控制权移交给内核之前,填充好linux_kernel_params结构体。如果用户要通过grub向内核传递启动参数,即grub.cfg中linux后面的命令行参数。Grub也会把这部分信息关联到引导参数结构体中。

#结构体对照
#grub源码
linux_i386_kernel_header
linux_kernel_params

#linux源码
arch/x86/boot/header.S
arch/x86/boot/boot_params.h    boot_params
arch/x86/boot/boot_params.h    setup_header

7.2、开始引导
Linux内核的相关文件位于/boot 目录下,文件名均带有前缀 vmlinuz。
咱们选择对应的菜单后,Grub会开始执行对应命令,定位、加载、初始化内核,并移交到内核继续执行。
调用linux模块中的linux命令,加载linux内核
调用linux模块中的initrd命令,填充initramfs信息,然后Grub会把控制权移交给内核。
内核此时开始执行,同时也就可以读取linux_kernel_params结构体的数据了
boot阶段结束,开始进入startup阶段。

一次MacOS升级引发的灾难

一、上周帮老婆大人把MacOS从Mojave升级到了Catalina,然后悲剧发生了。
任何需要截屏、屏幕共享或屏幕录制的应用都不能使用了,具体表现为:
1、配置-》安全与隐私里,多了一个选项”屏幕录制/Screen Recording”,里面列表是空的。
2、快捷键录屏是可以的
3、打开QuickPlayer,录制屏幕,提示之前禁用过屏幕录制,要求去修改权限;但由于列表是空的,根本无法做任何操作
4、其他APP,如微信、腾讯会议什么的,提示要增加权限,但“屏幕录制”里还是空的。

二、网上找了一下,无论国内国外,都有一些用户遇到了这个问题。尝试了一些建议的方法,搞不定。

#正常模式下,显示失败
sudo tccutil reset ScreenCapture

#恢复模式下,显示成功,重启后无效
tccutil reset ScreenCapture

三、于是打电话给Apple,一位妹子远程视频帮忙处理了很久,把能重置配置的方式都用了,还是不行。最后建议我重装系统。

四、重装,没任何变化。

五、把系统升级到了Big Sur,好歹有了一点儿进展:
1、配置-》安全与隐私里,”屏幕录制/Screen Recording”,里面列表是空的,但是新增任何APP都无效
2、快捷键录屏是可以的
3、QuickPlayer录制屏幕是可以的
4、其他APP,如微信、腾讯会议什么的,提示要增加权限,但“屏幕录制”里还是空的。

六、找了好长时间,最后终于解决了,步骤如下:
1、重启系统,听到提示音时,按下Command+R,进入恢复模式
2、恢复模式下,开启Terminal,禁用SIP服务 (system integrity protection)

csrutil disable

3、重启系统,进入正常模式,重命名tcc.db文件

sudo mv /Library/Application\ Support/com.apple.TCC/TCC.db /Library/Application\ Support/com.apple.TCC/TCC.db.bak

4、重启系统,进入恢复模式
5、恢复模式下,开启Terminal,启用SIP服务 (system integrity protection)

csrutil enable

6、重启系统,进入正常模式
7、你会发现问题解决了

整体来说,这应该是MacOS升级的一个Bug,出现频率并不高,而且横跨两个大版本至今没有解决。
(也可以这么说,Big Sur解决问题的方式只是把QuickTime加白名单了,根本没有解决根本问题;或者说解决问题的Apple程序员可能根本没有定位到问题产生的原因)

我自己解决这个问题花费了4个小时以上,如果没有编程经验的普通用户遇到,估计只能格式化重装了,希望Apple可以出个工具,解决此类问题,节约大家的时间。

Ubuntu18升级到20

1、升级准备
做好资料备份

2、开始升级

# 更新Ubuntu18
sudo apt get update
sudo apt get upgrade
sudo apt autoremove

# 查看有哪些版本可以升级
sudo do-release-upgrade -c
sudo do-release-upgrade -d -c

# 升级到Ubuntu20
sudo do-release-upgrade -d

# 系统会自动升级,升级后,桌面操作快乐很多
# 现阶段有个问题,就是升级后,桌面快捷方式都不能使用了,不知道怎么回事

3、替换国内源

sudo vi /etc/apt/sources.list
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

4、禁用自动更新

# 1都改为0
sudo vi /etc/apt/apt.conf.d/10periodic
APT::Periodic::Update-Package-Lists "0";
APT::Periodic::Download-Upgradeable-Packages "0";
APT::Periodic::AutocleanInterval "0";
APT::Periodic::Unattended-Upgrade "0";

蓝牙鼠标支持双系统

操作系统与蓝牙鼠标之间的配对,是通过三个关键值完成的:
本机蓝牙ID,鼠标蓝牙ID,LinkKey
蓝牙鼠标在配对后,连接电脑蓝牙设备时,三个值必须一致,双方才能连接成功。
对于单系统来说不会引起什么问题,但对于双系统的电脑来说,就会有问题了。

比如,你是Windows和Ubuntu双系统,或Windows和Mac双系统。
在第一个系统中配对后,会生成一个LinkKey,鼠标就可以在第一个系统中连接成功,但无法在第二个系统中连接成功。
在第二个系统配对后会生成另外一个LinkKey,鼠标就可以在第二个系统中连接成功,但无法在第一个系统中连接成功。
所以,要蓝牙鼠标支持双系统,就要把两个系统的LinkKey改为一致。

一、首先是Windows和Ubuntu双系统:
1、在Windows下配对鼠标
2、在Ubuntu下配对鼠标
3、在Ubuntu下查找配对后的LinkKey

#3.1、定位你的设备配置文件
#一般来说本机蓝牙ID只会有一个,是以:分割的一长串十六机制数字
#蓝牙设备,就是全部配过对的蓝牙设备,可以通过查看info文件判断哪个是你的蓝牙鼠标
sudo vi /var/lib/bluetooth/本机蓝牙ID/鼠标蓝牙ID/info
#3.2、找到LinkKey
#找到下面部分,并记录下来
[linkkey]
key=16位16进制数字

4、重启进入Windows

#4.1、运行命令regedit,打开注册表编辑器
#4.2、定位到下面的位置,其中:
#本机蓝牙ID与Linux下一致,只是没有:分割
#鼠标蓝牙ID与Linux下一致,只是没有:分割
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\BTHPORT\Parameters\Keys\本机蓝牙ID
鼠标蓝牙ID=16位16进制数字
#4.3、修改LinkKey,使其与Ubunt下LinkKey一致

5、重新连接蓝牙鼠标试试,是不是两个系统都可以了?

此外,由于Ubuntu默认BIOS中是UTC时间,而Windows默认BIOS是本地时区时间,所以重启后,时间会不一致,比如东八区会相差8小时。可以通过将Ubuntu的BIOS时间也设置为本地时区来解决:

sudo timedatectl set-local-rtc 1

二、然后是Windows和Mac双系统:
1、在Windows下配对鼠标
2、在Mac下配对鼠标
3、在Mac下查找配对后的LinkKey

sudo defaults read /private/var/root/Library/Preferences/blued.plist
#找到Linkkey【一串16位16进制数字】,并记录下来

4、计算Windows的Linkkey

#4.1、假设Mac下的LinkKey为
#98542ff9 88e19449 475250e1 3943255b
#4.2、按每两个数字进行分组,然后从后向前倒序排列,就可以得到Windows下的LinkKey
#空格是为了方便大家查看才添加的
#5b254339 e1505247 4994e188 f92f5498

5、重启进入Windows

#4.1、运行命令regedit,打开注册表编辑器
#4.2、定位到下面的位置,其中:
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\BTHPORT\Parameters\Keys\本机蓝牙ID
鼠标蓝牙ID=16位16进制数字
#4.3、修改LinkKey,使其与计算的到的LinkKey一致

6、重新连接蓝牙鼠标试试,是不是两个系统都可以了?

三、上面的都好烦,有没有其他办法?
1、使用有线鼠标
2、使用带有接收器的蓝牙鼠标

Ubuntu安装Nvidia驱动

1、检查显卡型号

#查看显卡型号
lshw -numeric -C display

#查看对应显卡驱动的版本
https://www.nvidia.com/Download/index.aspx

2、安装驱动
2.1、Ubuntu自动安装(适用于不太新的显卡)

sudo ubuntu-drivers devices
sudo ubuntu-drivers autoinstall

2.2、手动安装(适用于比较新的显卡)

sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa
sudo apt update
sudo apt-get install

3、此外如果你的电脑BIOS支持Security Boot,需要设置密码才能用非官方驱动,如果设备环境相对可控安全级别没有这么高,可以考虑关闭这个功能。
否则,出现的情况就是Ubuntu无法加载该驱动,比如CUI登录正常,但一启动GUI界面,就会自动关机。这个有些坑,我重装了3遍才发现。

Apache2配置SSL证书

一、申请证书
各大云厂商均有销售,如果没有特殊需求买最便宜的或免费的,需要做域名验证,按指引做好验证即可
申请后会得到三个文件,保管好,不要给别人
ca.crt、server.crt、server.key
将这三个文件拷贝到/etc/apache2/ssl/

二、启用https
1、apache2启用ssl模块

sudo apt-get install openssl
sudo a2enmod ssl

2、配置ssl虚拟站点

# 建立软连接
sudo ln -s /etc/apache2/sites-available/default-ssl.conf /etc/apache2/sites-enabled/001-default-ssl.conf

# 编辑https配置文件
sudo vi /etc/apache2/sites-enabled/001-default-ssl.conf
# 修改下面三行
SSLCertificateFile       /etc/apache2/ssl/server.crt
SSLCertificateKeyFile    /etc/apache2/ssl/server.key
SSLCertificateChainFile  /etc/apache2/ssl/ca.crt

3、重启apache服务

# 重启服务
sudo systemctl apache2 restart
# 查看状态
sudo systemctl status apache2.service

4、登录wordpress后台,修改网站地址为https地址

5、此时应该就可以用https进行访问了

三、设置http重定向到https
1、启动重定向模块

sudo a2enmod rewrite

2、设置http重定向

# 编辑http配置文件
sudo vi /etc/apache2/sites-available/000-default.conf 
# 在需要重定向的VirtualHost中,增加下面三行
<VirtualHost *:80>
    RewriteEngine on
    RewriteCond %{HTTPS} !=on
    RewriteRule ^(.*) https://%{SERVER_NAME}$1 [L,R]
<\VirtualHost> 

3、重启apache服务

# 重启服务
sudo systemctl apache2 restart
# 查看状态
sudo systemctl status apache2.service

4、现在访问http地址,就会自动跳转到https地址了

Synology DS418 Paly安装Docker

去年入手了DS418 Play,一直没时间弄,春节期间正好搞一下,把Docker功能开起来。

1、DS418 Play在应用商店是没有Docker,但可以用DS418或DS918的安装文件
到官网,下载得到Docker-x64-18.09.0-0506.spk。

https://www.synology.cn/zh-cn/support/download/DS918+#packages

2、通过管理软件,网页上传安装spk文件包

3、安装后,就可以在应用界面看到docker了

4、如果网络比较好,就可以直接在应用界面开启docker

5、我这边网络比较差,所以要下载镜像后,再上传到DS418 Play
5.1、开启DS418 Play的ssh功能
5.2、找一台网速好的机器

#拉取镜像
sudo docker pull gitlab/gitlab-ce
#导出镜像
sudo docker save -o gitlab-ce.img gitlab/gitlab-ce

5.3、把镜像拷贝到DS418 Play
5.4、SSH到DS418 Play,导入镜像

#SSH登录
ssh DS418PlayIP
#导出镜像
sudo docker load -i ~/PATH_TO_IMG/gitlab-ce.img

6、创建挂载路径

mkdir /volume2/gitlab/etc
mkdir /volume2/gitlab/log
mkdir /volume2/gitlab/data

7、创建容器

sudo docker run \
--detach \
--publish 9443:443 \
--publish 9080:80 \
--name gitlab \
--restart unless-stopped \
-v /volume2/gitlab/etc:/etc/gitlab \
-v /volume2/gitlab/log:/var/log/gitlab \
-v /volume2/gitlab/data:/var/opt/gitlab \
gitlab/gitlab-ce:latest

8、修改配置文件

vi /mnt/gitlab/etc/gitlab.rb

#配置gitlab上看到的项目地址
external_url 'http://群晖IP:9080'

#配置邮箱
gitlab_rails['gitlab_email_from'] = 'xxx@qq.com'
gitlab_rails['smtp_enable'] = true
gitlab_rails['smtp_address'] = "smtp.qq.com"
gitlab_rails['smtp_port'] = 465
gitlab_rails['smtp_user_name'] = "xxx@qq.com"
gitlab_rails['smtp_password'] = "xxx"
gitlab_rails['smtp_domain'] = "qq.com"
gitlab_rails['smtp_authentication'] = "login"
gitlab_rails['smtp_enable_starttls_auto'] = true
gitlab_rails['smtp_tls'] = true

#关闭不需要的服务
prometheus['enable'] = false
prometheus_monitoring['enable'] = false
grafana['enable'] = false

9、刷新配置

sudo docker exec gitlab gitlab-ctl reconfigure

10、查看日志

sudo docker exec gitlab gitlab-ctl status
sudo docker exec gitlab gitlab-ctl tail gitaly

11、登录系统

http://群晖IP:9080
默认用户名为root,系统会自动提示修改密码

Windows禁用蓝牙设备自动唤醒

蓝牙设备自动唤醒功能有时候很有用,有时候很鸡肋。
有一次把笔记本休眠,放到包里,结果被蓝牙鼠标重新唤醒了Windows,导致整个电脑暴热,还好电量耗尽
于是就想禁用蓝牙唤醒:

# 查询设备
powercfg -a
powercfg /devicequery wake_armed
powercfg /devicequery wake_programmable
# 禁用设备
powercfg /devicedisablewake "HID-compliant mouse (003)"
# 启用设备自动唤醒
powercfg /deviceenableawake "HID-compliant mouse (003)"

Windows平台上Chrome支持Custom Protocol

在Windows平台上,也可以通过Custom Protocol实现Chrome打开EXE进程,调用CS程序

1、通过注册表,实现单一用户支持Custom Protocol

Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\Classes\MyProtocol]
"URL Protocol"=""
@="MyProtocol"

[HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\Classes\MyProtocol\DefaultIcon]
@="FULL_PATH_TO_MYAPP\\MYAPP.exe.exe, 1"

[HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\Classes\MyProtocol\Shell]

[HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\Classes\MyProtocol\Shell\Open]

[HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\Classes\MyProtocol\Shell\Open\command]
@="\"FULL_PATH_TO_MYAPP\\MYAPP.exe\" \"%1\""

2、通过注册表,让全体用户支持Custom Protocol,需要管理员权限

Windows Registry Editor Version 5.00

[HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Classes\MyProtocol]
"URL Protocol"=""
@="MyProtocol"

[HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\Classes\MyProtocol\DefaultIcon]
@="FULL_PATH_TO_MYAPP\\MYAPP.exe.exe, 1"

[HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\Classes\MyProtocol\Shell]

[HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\Classes\MyProtocol\Shell\Open]

[HKEY_CURRENT_USER\SOFTWARE\Classes\MyProtocol\Shell\Open\command]
@="\"FULL_PATH_TO_MYAPP\\MYAPP.exe\" \"%1\""

Ubuntu18.0.4LTS蓝牙鼠标无法重连

Ubuntu18.0.4LTS安装后,蓝牙鼠标经常无法重连,休眠、重启后,都需要重新配对连接。现在咱们来解决这个问题。

1、首先删掉配对的鼠标

2、打开Terminal

bluetoothctl

# 查看蓝牙控制器,一般只有一个
>>> list

# 选择蓝牙控制器
>>> select 01:23:45:67:89:AB

# 查看控制器情况
>>> show

# 启动
>>> power on

# 扫描,记录蓝牙鼠标地址
>>> scan on

# 关闭扫描
>>> scan off

# 开启agent
>>> agent on

# 配对
>>> pair 34:88:5D:87:C0:A6

# 连接
>>> connect 34:88:5D:87:C0:A6

# 信任设备
>>> trust 34:88:5D:87:C0:A6

# 退出

3、 再试一下,是不是好了