Linux系统的引导过程和服务控制

Linux操作系统引导过程

引导过程

Linux 操作系统具体的的引导过程：

• 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 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
• 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

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
• init进程的PID（进程标记）号永远为1

2、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

运行级别所对应的Systemd目标

排除启动类故障

修复MBA扇区故障

一、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

二、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

三、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

四、具体修复方法
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

修复GRUB引导故障

一、故障原因

• MBR中的GRUB引导程序遭到破坏
• grub.conf文件丢失、引导配置有误

二、故障现象

• 系统引导停滞，显示“grub>” 提示符

三、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

四、具体修复方法
/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466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。

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用户的密码

一、故障原因

• 遗忘root用户的密码

二、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

三、解决思路

• 进入急救模式，重设密码

四、具体解决方法

#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
#重设 root 用户密码
bash-4.1# passwd root

服务控制及切换运行级别

系统服务控制

systemd 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

设置永久运行级别

设置对应级别的命令

init 0=systemctl isolate poweroff.target=systemctl poweroff	
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

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

查看系统默认的运行级别
systemctl get-default

优化启动过程

ntsysv系统服务管理工具

• 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

ntsysv
ntsysv  --level  级别列表

出现上图所示的界面后操作如下：

• 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

systemctl工具

• 不提供交互式、可视化窗口
• 管理单个服务效率更高

查看与设置系统服务启动状态

• 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
#开启/关闭开机自启动

其他命令（主机名、系统语言设置、系统启动耗时）

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]

查看系统启动耗时
systemd-analyze