一、Linux操作系统引导过程

1、开机自检

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--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) 。
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。
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内核是一个预先编详好的特殊二二进制文件,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

5、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

二、系统初始化进程

1、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

2、传统sysvinit和systemd的对比

名称 启动方式 效率 启动速度
传统sysvinit 依赖于==串行==执行 Shell 脚本启动服务(各个文件间有依赖关系,按依赖关系启动,分先后顺序) 所有服务都启动,导致效率低下 系统启动速度较慢
systemd 将更多的服务进程==并行==启动(先忽略依赖关系,同时启动,待相应的依赖软件启动后,在建立依赖关系) 提供按需启动服务的能力,使得启动更少进程,效率高 系统启动速度快

3、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

4、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password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

==使用较多的是0、3、5、6,3用于服务器,5用于个人,系统维护使用1,比较之上的级别2和4用的非常少。==

三、排除启动类故障

排除启动类故障
==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

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

备份mbr数据到其他磁盘 的操作1.png
::: hljs-center

备份mbr数据到其他磁盘

:::

2.模拟破坏MBR引导扇区

dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1

模拟破坏mbr扇区.PNG
::: hljs-center

模拟破坏MBR引导扇区

:::

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)

4、GRUB引导故障分析

(1)、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)

(2)、故障现象

系统引导停滞,显示 “grub>” 提示符

(3)、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

5、修复GRUB 引导故障

(1)、方法一:手动输入引导命令

/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

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

(2)、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

(3)、方法三:引导界面进入急救模式,重建GRUB菜单配置文件

这种方法一般处理/boot/grub2/grub. cfg 文件丢失或引导配置有误的情况。

  • 删除grub.cfg文件,模拟故障

    rm -rf /boot/grub2/grub.cfg

模拟破坏mbr扇区.PNG

::: hljs-center

删除grub.cfg文件,模拟故障

:::

  • 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

将grub引导程序安装到第一块硬盘,且重新构建grub菜单的文件.PNG
::: hljs-center

重新将GRUB引导程序安装到第一块硬盘(/dev/sda)的MRB扇区

:::

  • 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

6、遗忘root用户的password

  • 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/ sys image
  • 重设root用户password
    bash-4.2 passwd root

三、服务控制及切换运行级别

1、服务控制

(1)、系统服务控制

systemctl 控制类型 服务名称

(2)、控制类型

==常见的控制类型==
控制类型 功能
start 启动
stop 停止
restart 重新启动
reload 重新加载
status 查看服务状态

2、Linux系统的运行级别

(1)、查看运行级别

runlevel命令只能查看切换运行级别与当前运行级别

systemctI时能查看默认的运行级别

systemctl工具

(2)、临时切换运行级别

IMT的命令参效是运行级别所对应的
init命令
systemctI的命令参数是具体的target
systemctl工具

(3)、查看系统默认的运行级别

systemctl get-default

(4)、设置永久运行级别

ln -sf /lib/systemd/ system/ multi-user. target /etc/ systemd/ system/default. target

systemctl set-default multi -user. target

四、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 / chkconfig工具==

  • 不提供交互式、可视化窗口
  • 管理单个服务效率更高

systemctl enable – now firewalld:管理服务状态并且实现开机自启动

run level :查看当前以及之前的状态