Linux系统引导过程

1、引导过程总览

 二、系统初始化进程
1.init进程
(1)由Linux内核加载运行/sbin/init 程序
(2)init进程是系统中第一个进程
(3)init进程的PID (进程标记) 永远为1

2.Systemd
(1)Systemd是Linux操作系统的一种init软件
(2)CentOS7中采用全新的Systemd启动方式，取代传统的
CentOS7中运行的第一个init进程 是/lib/systemd/systemd
三、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-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

 四、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
作

五、修复MBR扇区故障
1.故障原因
(1)病毒、木马等造成的破坏
(2)不正确的分区操作、磁盘读写误操

2.故障现象
(1)找不到引导程序，启动中断
(2)无法加载操作系统，开机后黑屏

3.解决思路
(1)应提前作好备份文件
(2)以安装光盘引导进入急救模式
(3)从备份文件中恢复

六、修复GRUB引导故障
1.故障原因
(1)MBR中的GRUB弓导程序遭到破坏
(2)grub.conf文件丢失、引导配置有误

2.故障现象
系统弓|导停滞，显示“grub>”提示符

3.解决思路
(1)尝试手动输入引导命令
(2)进入急救模式，重写或者从备份中恢复grub.conf
(3)向MBR扇区中重建grub程序

七、遗忘root用户密码
1.故障原因
遗忘root用户的密码

2.故障现象
(1)无法进行需要root权限的管理操作
(2)若没有其他可用帐 ，将无法登录系统

3.解决思路
进入急救模式，重设密码

八、Linux系统的运行级别

1.查看运行级别                                   
(1)runlevel命令                                runlevel只能查看切换运行级别与当前运行级别 
(2)systemctl工具                             systemctl时能查看默认的运行级别

2.临时切换运行级别
(1)init命令                                init的命令参数是运行级别所对应的数字
(2)systemctl工具                      systemctl的命令参数是具体的target

3.设置永久运行级别

九、总结
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,中央处理器)、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。

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(MasterBootRecord,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)。
 

3. GRUB菜单
        对于Linux操作系统来说，GRUB (GRand Unified Bootloader， 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,CentOs 7采用的是GRUB2启动引导器。 

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″。 

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进程负责完成一系列的系统初始化过程，最后等待用户进行登录
 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。

6.逻辑
(1)通电测试硬件
(2)加载系统程序(会参照用户自定义→BIOS
(3)提交菜单(需要加载、启动的程序)准备给与内核
(4)加载核心程序:内核和镜像→放到内存
(5)启动菜单中的系统程序→内存

呈现一个完整的操作系统给与用户使用(登陆使用)
(1)开机自检
(2)MBR引导
(3)GRUB2菜单
(4)加载内核
(5)init进程初始化

十、排除启动类故障
1.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
(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

2.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.e17.x86_ 64. img                          镜像系统文件
grub> boot                引导boot
方法二:进入急救模式(grab> exit)， 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/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
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/ sys image
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 -0 /boot/grub2/grub.cfg
退出chroot环境，并重启
bash-4.2# exit
sh-4.2# reboot

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 

十一、开机故障模拟
1.实验一
mkdir /backup

mkfs.xfs /dev/sde1

mount /dev/sde1 /backup

dd if=/dev/sda of=/backup/mbr.bak bs=512 count=1

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

2.实验2

 cd /boot

cd grub2/

ls

rm -rf grub.cfg

ls

reboot

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