Linux 操作系统的引导过程
1．开机自检
- 当服务器开机时，会进行开机自检，检测硬件设备比如CPU、内存、显卡、键盘等设备是否有故障，无故障便会根据预设的开机启动顺序，移交系统控制权，正常情况下为本机硬盘。
- 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
2．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）。
- MBR大小为512字节，存放预启动信息，分区表等信息。
- 总结：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序
3．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。
- GRUB是MBR程序的前446字节。
- 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
4．加载 Linux 内核
- 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.el7.x86_64”。
- 总结：把内核和镜像文件系统加载到内存中
5．init 进程初始化
- 内核被加载后，第一个运行的程序就是“/sbin/init”（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
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 /lib/systemd/systemd
传统sysvinit和systemd的比较
- 传统sysVinit依赖于串行执行shell脚本启动服务，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 | 描述一个进程间通信的套接字(IP端口) |
| 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 |
| Targe | .target | 描述一组systemd的单元 |
运行级别所对应的Systemd目标
| init运行级别 | systemd的target | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | target | 关机状态，使用该级别时会关闭主机 |
| 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，相对于3，没有网络 |
| 3 | multi-user.target | 字符界面的完整用户模式，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，在centos6中默认不使用，做保留，到centos7中等同于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，使用该级别时将会正常关闭并重启主机 |
排除启动类故障
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
模拟MBR扇区故障并修复
- MBR位于第一块硬盘（/dev/sda）的第一个物理扇区处，总共512字节
1、备份MBR 扇区数据到其它磁盘（/dev/sdb1）
mkdir /backup
mount /dev/sdb1 /backup
dd if=/dev/sda of=/backup/mbr.bak bs=512 count=1
2、模拟破坏MBR引导扇区
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1
3、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 键继续
再次按 Enter 键后将进入带“sh-4.2#”提示符的 Bash Shell 环境
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/mbr.bak of=/dev/sda #恢复备份数据
sh-4.2# exit #执行exit命令退出临时Shell 环境，系统将会自动重启
GRUB引导故障
故障原因
- MBR中的GRUB引导程序遭到破坏
- grub. cfg 文件丢失、引导配置有误（centos7文件所在位置/boot/grub2/grub. cfg）
故障现象
- 系统引导停滞，显示 “grub>” 提示符
解决思路
- 尝试手动输入引导命令
- 进入急救模式，重写或者从备份中恢复grub.conf
- 向MBR扇区中重建grub程序
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.el7.x86_64 root=UUID=8fd74986-ae66-4ffd-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
-
MBR位于第一块硬盘（/dev/sda）的第一个物理扇区处，总共512字节，前446字节是主引导记录，分区表保存在MBR扇区中的第477-510字节中，所以这里备份前446字节，保留之前的分区表。
mkdir /bak mount /dev/sdb1 /bak dd if=/dev/sda of=/bak/grub.bak bs=446 count=1 -
模拟对MRB中的GRUB引导程序的破坏，但并不破坏分区表
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=446 count=1 -
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 sh-4.2# dd if=/backupdir/grub.bak of=/dev/sda sh-4.2# exit
方法三：引导界面进入急救模式，重建GRUB菜单配置文件
-
删除grub.cfg文件，模拟故障
rm -rf /boot/grub2/grub.cfg -
进入急救模式，加载系统镜像，切换到系统根环境
sh-4.2# chroot /mnt/sysimage -
重新将GRUB引导程序安装到第一块硬盘（/dev/sda）的MRB扇区
bash-4.2# grub2-install /dev/sda -
重新构建GRUB菜单的配置文件
bash-4.2# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg -
退出chroot 环境，并重启
bash-4.2# exit sh-4.2# reboot
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
重设root 用户的密码
sh-4.2# chroot /mnt/sysimage #进入急救模式，加载系统镜像，切换到系统根环境
bash-4.1# passwd root #重设 root 用户密码
系统服务控制
系统服务控制
systemctl 控制类型 服务名称
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
Linux系统的运行级别
查看运行级别
- runlevel命令
- systemctl工具
临时切换运行级别
- init命令
- systemctl工具
运行级别对应的命令
init 0 systemctl isolate poweroff.target systemctl poweroff shutdown -h now
init 1 systemctl isolate rescue.target
init 3 systemctl isolate multi-user.target
init 5 systemctl isolate graphical.target
init 6 systemctl isolate reboot.target systemctl reboot shutdown -r now
设置永久运行级别
ln -sf /lib/systemd/system/multi-user.target /etc/systemd/system/default.target #设置永久运行级别
或
systemctl set-default multi-user.target #设置永久运行级别
systemctl get-default #查看系统默认的运行级别
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
systemct工具
- 不提供交互式、可视化窗口
- 管理单个服务效率更高
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
系统服务的启动和控制
-
查看系统服务的启动状态
systemctl is-enabled 服务名称
-
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
