引导过程与服务控制
一、Linux操作系统引导过程
1、引导过程总览
开机自检(BIOS)→MBR引导→GRUB菜单→加载内核(kernel)→init进程初始化
- 开机自检(BIOS)
服务器主机开机以后,将根据主板BIOS中的设置对CPU、内存、显卡、键盘等设备进行初步检测,检测成功后根据预设的启动顺序移交系统控制权,大多时候会移交给本机硬盘。
总结:检测出第一个能够引导系统的设备,比如硬盘或者光驱 - MBR引导
当从本机硬盘中启动系统时,首先根据硬盘第一个扇区中MBR (主引导记录)的设置,将系统控制权传递给包含操作系统引导文件的分区;或者直接根据MBR记录中的引导信息调用启动菜单(如GRUB) 。
总结:运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序 - GRUB菜单
对于Linux操作系统来说,GRUB (统一启动加载器)是使用最为广泛的多系统引导器程序。系统控制权传递给GRUB以后,将会显示启动菜单给用户选择,并根据所选项(或采用默认值)加载Linux内核文件,然后将系统控制权转交给内核。
CentOS 7采用的是GRUB2启动引导器。
总结:GRUB引导程序通过读取GRUB配置文件/boot/grub2/grub.cfg,来获取内核和镜像文件系统的设置和路径位置 - 加载内核(kernel)
Linux内核是一个预先编译好的特殊二进制文件,介于各种硬件资源与系统程序之间,负责资源分配与调度。内核接过系统控制权以后,将完全掌控整个Linux操作系统的运行过程。
CentOS 7系统中,默认的内核文件位于"/boot/vmlinuz-3.10.0-514.e17.x86_64"
总结:把内核和镜像文件系统加载到内存中 - init进程初始化
为了完成进一步的系统引导过程,Linux内核首先将系统中的"/sbin/init"程序加载到内存中运行(运行中的程序称为进程),init进程负责完成整个系统的初始化,最后等待用户进行登录。
总结:加载硬件驱动程序,内核把init进程加载到内存中运行
2、系统初始化进程
- init进程
由Linux内核加载运行/sbin/init程序
init进程是系统中第一个进程,是所有进程的父进程
init进程的PID(进程标记)号永远为1 - Systemd
- Systemd是Linux操作系统的一种init软件
- CentOS7中采用全新的Systemd启动方式,取代传统的SysVinit
- CentOS7中运行的第一个init进程是/liblsystemd/systemd
- 传统sysVinit依赖于串行执行shell脚木启动服务,导致效率低下,系统启动速度较慢
- systemd能够将更多的服务进程并行启动,并且具有提供按需启动服务的能力,使得启动更少进程,从而提高系统启动速度。
- Systemd单元类型
单元类型 | 扩展名 | 说明 |
---|---|---|
Service | .service | 描述一个系统服务 |
Socket | .socket | 描述—个进程间通信的套接字 |
Device | .device | 描述一个内核识别的设备文件 |
Mount | .mount | 描述一个文件系统的挂载点 |
Automount | .automount | 描述一个文件系统的自动挂载点 |
Swap | .swap | 描述一个内存交换设备或交换文件 |
Path | .path | 描述一个文件系统中文件或目录 |
Timer | .timer | 描述一个定时器(用于实现类似cron的调度任务) |
Snapshot | .snapshot | 用于保存一个systemd的状态 |
Scope | .scope | 使用systemd的总线接口以编程的方式创建外部进程 |
Slice | .slice | 描述居于Cgroup的一组通过层次组织的管理系统进程 |
Target | .target | 描述一组systemd的单元 |
- 运行级别所对应的Systemd目标
运行级别 | Systemd的target | 说明 |
---|---|---|
0 | target | 关机状态,使用该级别时将会关闭主机 |
1 | rescue.target | 单用户模式,不需要密码验证即可登录系统,多用于系统维护 |
2 | multi-user.target | 用户定义/域特定运行级别。默认等同于3 |
3 | multi-user.target | 字符界面的完整多用户模式,大多数服务器主机运行在此级别 |
4 | multi-user.target | 用户定义/域特定运行级别。默认等同于3 |
5 | graphical.target | 图形界面的多用户模式,提供了图形桌面操作环境 |
6 | reboot.target | 重新启动,使用该级别时将会重启主机 |
二、排除启动类故障
1、修复MBR扇区故障
- 故障原因
病毒、木马等造成的破坏
不正确的分区操作、磁盘读写误操作 - 故障现象
找不到引导程序,启动中断
无法加载操作系统,开机后黑屏 - 解决思路
应提前作好备份文件
以安装光盘引导进入急救模式
从备份文件中恢复
2、实例:修复MBR扇区故障
MBR位于第一块硬盘(/dev/sda)的第一个物理扇区处,总共512字节
- 虚拟机创建一个10G大小硬盘
- 创建新硬盘分区并格式化
fdisk -l——查看硬盘是否创建
fdisk /dev/sdb ——创建硬盘
mkfs.xfs /dev/sdb1 ——格式化
- 备份MBR扇区数据到其它磁盘(dev/sdb1)
mkdir backup——创建baukup目录
mount /dev/sdb1 /backup——挂载
dd if=/dev/sda of=/backup/mbr.bak bs=512 count=1——备份
- 模拟破坏MBR引导扇区
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1——模拟破坏
- 引导界面进入急救模式,从备份文件中恢复MBR扇区数据
先加载好光盘镜像,重启操作系统,
当出现安装向导界面时,选择"Troubleshooting”选项
再选择"Rescue a centos Linux system"选项,进入急救模式
选择”1”选择continue并按Enter建维续
再次按Enter键后将进入带"sh-4.24提示符的Bash shell环境
mkdir /backupdir
mount /dev/sdb1 /backupdir#挂载带有备份文件的分区
dd if=/backupdir/mbr.bak of=/dev/sda#恢复备份数据
exit主执行exit命令退出临时shell环境,系统将会自动重启
3、实例:修复GRUB引导故障
/boot/grub/目录下的包是用于启动菜单的背景图片及样式
/boot/grub2/grub.cfg#GRUB配置文件
- 方法一:手动输入引导命令(笨拙繁琐,不建议使用)
grub> insmod xfs#加载指定的模块到内核
grub> linux16 /vmlinuz-3.10.0-693.e17.x86_64 root=UOIDm8fd74986-aeb6-4ffd-b7d8-a19f2eca7b6f ro rhgb quiet LANG=zh_CN.UTF-8
#内核的名字及位置等信息
grub> initrd16 /initramfs-3.10.0-693.el7.x86_64.img#镜像系统文件
grub> boot#引导boot
- 方法二:进入急救模式,恢复GRUB引导程序
- 用虚拟机创建10G大小硬盘
- 创建新硬盘分区并格式化
fdisk -l——查看硬盘是否创建
fdisk /dev/sdb ——创建硬盘
mkfs.xfs /dev/sdb1 ——格式化
- 创建新目录,挂载并备份
mkdir /bak——创建目录
mount /dev/sdb1 /bak——挂载
dd if=/dev/sda of=/bak/grub.bak bs=446 count=1——备份
- 模拟对MRB中的GRUB引导程序的破坏,不破坏分区表,重启
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=446 count=1——模拟破坏
- 引导界面进入急救模式,从备份文件中恢复GRUB引导程序
sh-4.2#mkdir /backupdir
sh-4.2#mount /dev/sdb1 /backupdir#挂载带有备份文件的分区
sh-4.2#dd if=/backupdir/grub.bak of=/dev/sda#恢复备份数据
sh-4.2#exit主执行exit命令退出临时shell环境,系统将会自动重启
- 方法三:引导界面进入急救模式,重建GRUB菜单配置文件
- 删除文件并重启
rm -rf /boot/grub2/grub.cfg——删除
init 6——重启
- 引导界面进入急救模式(上文有进入方法)
chroot /mnt/sysimage——加载光盘镜像,切换到系统根环境
grub2-install /dev/sda——重新将GRUB引导程序安装到第一块硬盘(/dev/sda)的MRB扇区
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg——重新构建GRUB菜单的配置文件
exit——退出
reboot_重启
4、遗忘root用户密码
- 故障原因
遗忘root用户的密码 - 故障现象
无法进行需要root权限的管理操作
若没有其他可用帐号,将无法登录系统 - 解决思路
进入急救模式,重设密码 - 实例:遗忘root用户的密码
引导界面进入急救模式(上文有进入方法)
sh-4.2# chroot /mnt/sysimage——进加载系统镜像,切换到系统根环境
bash-4.2# passwd root——重设root用户密码
bash-4.2# exit——退出
bash-4.2# reboot——保存
三、系统服务控制
- 系统服务控制
systemctl控制类型服务名称
- | - | - | - |
---|---|---|---|
init 0 | systemctl isolate poweroff.target | systemct1 poweroff | shutdown -h now |
init 1 | syatemctl isolate rescue.target | ||
init 3 | systemctl isolate multi-user.target | ||
init 5 | systemctl isolate graphical.target | ||
init 6 | systemctl isolate reboot.target | systemct1 reboot | shutdown -r now |
- 控制类型
start:启动
stop:停止
restart:重新启动
reload:重新加载
status:查看服务状态
1、Linux系统的运行级别
- 查看运行级别
runlevel命令(只能查看切换运行级别与当刚运行级别)
systemctl工具(能查看默认的运行级别) - 临时切换运行级别
init命令
systemctl工具
设置永久运行级别
ln -sf /1ib/systemd/system/multi-user.target /etc/systemd/system/default.target.
或systemctl set-default multi-user.target
systemctl get-default
2、优化启动过程
- ntsysv工具
提供一个交互式、可视化窗口
可以在字符终端运行
便于集中管理多个服务
用于控制服务是否开机自启动 - systemctl工具
不提供交互式、可视化窗口
管理单个服务效率更高
3、系统服务的启动和控制
- ntsysv系统服务管理工具
ntsysv
ntsysv --level级别列表
- 按空格键标志服务选项
- 按↑,↓键切换服务选项
- 按tab键切换光标
- 查看系统服务的启动状态
systemctl is-enabled服务名称 - 设置系统服务的启动状态
systemctl enable 服务名称——开启开机自启动
systemctl disable服务名称——关闭开机自启动 - 永久修改主机名
hostnamectl set-hostname newname - 查看主机名的状态
hostnamectl status - 设置系统语言为中文
localectl set-locale LANG=zh_CN .utf8 - 查看当前系统使用的语言
localectl [status] - 系统启动耗时
ayatemd-analyze