一.Linux操作系统引导过程

二.排除启动类故障

三.服务控制及切换运行级别

四.优化启动过程

五.总结

 

一.Linux操作系统引导过程

1.引导过程总览

 

 

1.1.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( Central Processing Unit，*处理器)、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 比如硬盘或光驱.U盘

 

1.2.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( Master Boot Record，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

 

1.3.GRUB菜单

对于Linux操作系统来说，GRUB( Grand Unified Boot loader，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。需要注意的是， Centos7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

 

1.4.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。在 Centos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

 

1.5.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/sbin/init＂程序加载到内存中运行(运行中的程序称为进程)，init进程负责完成一系列的系统初始化过程，最后等待用户进行登录 systemed

总结:加载硬件驱动程序，内核把init进程加载到内存中运行

 

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systema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。

 

补充：

GRUB2与grub的区别

1)支持多种文件系统格式

2)在grub中 staqe1 stagel-5 stage2已经被取消

3)grub2使用模块机制，通过动态加载需要的模块来扩展功能，这样做的好处允许core镜像更小

4)支持自动解压

5)配置文件的不同最明显的。/boot/grub/grub.conf已/boot/grub2/grub.cfg

即使你用ROOT用户也不要编辑，该文件会在每次执行grub2-mkconfig后自动执行/etc/default/grub是改变引导菜单外观的主要配置文件

/etc/grub.d/*各种用于生成grub.cfg的脚本文件，每次执行grub2- mkconfig时会执行里面的文件

 

1.Centos5 6 7 的启动程序对比 

 

 

2.Centos6的启动过程解析

 

 

3.Centos7的启动过程解析

 

 

2.系统初始化进程

init进程

  由Linux内核记载运行/sbin/init程序

  init进程是系统中第一个进程

  init进程的PID（进程标记）好永久为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

 

systemd的优点

init:

一是启动时间长。init进程是串行启动，只有前一个进程启动完，会启动下一个进程

二是启动脚本复杂。init进程只是执行启动脚本，不管其他事情。脚本需要自己处理各种情况，这往往使得脚本变得很长

systemd:首先它并不是一个命令，而是一组命令，它及到系統方方面面的并行

 

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
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的调度文物）
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下创建外部进程
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

 

4.运行级别所对应的systemd目标

运行级别	Systemd的target	说明
0	tarbet	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.tayget	用户定义/域特定运行级别。默认等同于3
3	multi-user.tayget	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.tayget	用户定义/域特定运行级别。默认等同于3
5	graphical.targget	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

各个级别的作用

0：（poweroff.target）关机

1：（rescue.target）单用户模式

2·3·4：（multi-user.tayget）多用的文本界面

5：（graphical.targget）多用的图形界面

6：（reboot.target）重启

 

0系统停机模式，系统默认运行级别不能设置为0，否则不能正常启动，机器关的；

1 单用户模式，root权限，用于系统维护，禁止远程登录(只能通过实机进去)，该操作即可：就像 windows下的安全模式登录；(进入单用户模式的时候root不需要密码就可以登录，所以在此模式下可以修改root密码)

2多用户模式，没有NFS和网络支持；

3完整的多用户文本模式，有NFS和网络，登录后进入控制台命令行模式。

4系统未使用，保留一般不用，在一些特殊情況下可以用它来做一些事情。例如在笔记本电池用尽时，可以切换到这个模式来做一些设置；

5 图形化模式，登录后进入图形GUI模式，X windows系；

6 重启模式，默认运行级别不能设为6，否则不能正常启动。运行init6机器就会重启。

 

 

二.排除启动类故障

1.修复MBP扇区故障

  1.1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

  1.2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

  1.3解决思路

     应提前好备份文件

     已安装光盘引导进入急救模式

     从备份文件中恢复

 

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   创建文件目录

mount /dev/sdbl /backup  挂载

dd if=/dev/sda of=/backup/mbr. bak bs=512 count=l

 

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 She1环境

sh-4.2# mkdir /backupdir

sh-4.2# mount /dev/sdbl/backupdir挂载带有备份文件的分区

sh-4.2# dd if=/backupdir/mbr.bak of=/dev/sda

复备份数据 sh-4.2# exit

执行exit命令退出临时she11环境，系统将会自动重启

 

 

2.修复GRUB引导故障

2.1故障原因

  MBR中GRUB引导程序遭到破坏

  grub.conf文件丢失.引导配置有误

2.2故障现象

  系统引导停滞，显示“grub>”提示符

2.3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MBP扇区中重建grub程序

 

/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>1inux16/vmlinuz-3.10.0-693.el7.x86_64

root=UUID=8fd74986-ae66-4ffd-b7d8-al9f2eca7b6f 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.e17.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447-510字节中。

mkdir /bak

mount /dev/sdbl /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

N

sh-4.2# mkdir /backupdir

sh-4.2# mount /dev/sdbl /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

 

 

rm-rf /boot/grub2/grub.cfg

进入急救模式，加载光盘镜像，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，如果有多个分区可省略

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

 

3.遗忘root用户密码

3.1故障原因

 遗忘root用户的密码

3.2 故障现象

  无法进行需要root权限的管理操作

  若没有其他可用账号，将无法登录系统

3.3 解决思路

  进入急救模式，重设密码

 

 Centos7遗忘root用户的密码或是重置

方法一：进入急救模式，加载系统镜像，c切换到系统根环境

sh-4.2#  chroot /mnt/sysimage

重设root用户密码

bash-4.2# passwd root

 

方法二：进入单用户模式修改root密码为例

1.重启开机按esc，第一行按e在启动GRUB菜单中选择编辑选项，按键＂e＂进入编辑;

2.编辑修改:大约在第16行找到＂ro＂将＂ro修改为＂

rw init=/sysroot/bin/bash

3.按Ctr1+X重启，输入命令进入系统

sh-4.2# chroot/sysroot

4.字符集修改

修改前可修改字符集:

sh-4.2# LANG=en US.UFT-8

重置root密码  

sh-4.2# passwd root

退出chroot环境，并重启

bash-4.2# exit  

sh-4.2# init 6

 

三.服务控制及切换运行级别

1.系统服务控制

systemctl 控制类型 服务名称

1.1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

 

2.Linux系统的运行级别

2.1查看运行级别

  runlevel命令

  systemcctl工具

2.2临时切换运行级别

  init命令

  systemctl工具

2.3设置永久运行级别

命令格式:

systemctl [command] [unit.target]

command参数：

get-default：取得当前的target

set-default：设置指定的target为默认的运行级别

isolate：切换到指定的运行级别

unit.target：上面列出的运行级别

 

示例：

systemctl get-default  获得当前的运行级别

systemctl set-default multi-user.target设置默认的运行级别为mulit-user

systemctl isolate multi-user.target

在不重启的情况下，切换到运行级别 mulit-user下

systemtm1 isolate graphical.target在不重启的情下，切换到图形界面下

 

init 0 systemctl isolate poweroff.target systemctl poweroff poweroff

init l systemctl isolate rescue.target

init 3 systemctl isolate multi-user.target

init 5 systemctl isolate graphical.target  图形

init 6 systemctl isolate reboot.target    systemctl  reboot   reboot

 

查看系统默认的运行级别

systemctl get -default                   设置永久运行级别

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

/etc/systemd/system/default.target

或

systemctl set -default multi-user target  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]

 

四.优化启动过程

1.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

2.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

  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/disable 服务名称

 

如，执行以下操作即可配置apache服务开机自动启动或关闭，并查看开机启动状态。当 apache服务设置为开机自动启动时，

在/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/

目录下面会出现一个文件名为httpd.service的软连接文件。

当apache服务设置为开机自动关闭时，

在/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/

目录下面的httpd.service软连接文件就会被删除。

[root@localhost~]# systemctl enable httpd.service

//apache服务设置为开机启动

createdsymlinkfrom /etc/systemd/system/multi-user.target.wants

/httpd.service to /usr/lib/systemd/system/httpd.service

[root@localhost ~]# systemctl is-enabled httpd.service enabled

[root@localhost ~]# systemctl disable httpd.service   

//apache服务设置为开机关闭

Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants

//httpd.service

[root@localhost ~]# systemctl is-enabled httpd.service disabled

 

在当前系统下执行＂systemctl list-units --type=service＂命令可以查看当前系统中所有已激活的系统服务，

命令如下:

[root@localhost ~]# systemctl list-units --type=service

//查看所有已经激活的系统服务

UNIT LOAD ACTIVE SUB DESCRIPTION abrt-ccpp.service loaded active exited Install ABRT coredump hook abrt-oops.service loaded active running ABRT kernel log watcher abrt-xorg.serviceloaded active running ABRT Xorg log watcher disabled

 

查看所有开机自启动的服务器

systemctl list-unit-files |grep enabled

 

五.总结

1.Linux操作系统引导过程：①检测出第一个能够引导系统的设备 比如硬盘或光驱.U盘；②运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序；③GRUB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把内核和镜像文件系统加载到内存中；⑤加载硬件驱动程序，内核把init进程加载到内存中运行。

2.系统运行级别可分为0.1.2.3.4.5.6。其各级作用：0：（poweroff.target）关机；1：（rescue.target）单用户模式；2·3·4：（multi-user.tayget）多用的文本界面；5：（graphical.targget）多用的图形界面；6：（reboot.target）重启。