Linux高级篇--Linux启动与内核管理

本章概要

• CentOS 5和6的启动流程
• 服务管理
• Grub管理
• 自制Linux
• 启动排错
• 编译安装内核
• CentOS7启动流程
• Unit介绍
• 服务管理和查看
• 启动排错
• 破解口令
• 修复grub2

1、CentOS 5和6的启动流程

Linux组成

• Linux: kernel+rootfs
    kernel: 进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能
    rootfs:程序和glibc
    库：函数集合, function, 调用接口（头文件负责描述）
      过程调用：procedure，无返回值
      函数调用：function
    程序：二进制执行文件
• 内核设计流派：
    单内核(monolithic kernel)：Linux
      把所有功能集成于同一个程序
    微内核(micro kernel)：Windows, Solaris
      每种功能使用一个单独子系统实现

内核

• Linux内核特点：
    支持模块化：.ko（内核对象）
      如：文件系统，硬件驱动，网络协议等
    支持内核模块的动态装载和卸载
• 组成部分：
  核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release
    ramdisk：辅助的伪根系统
    CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img
    CentOS 6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img
  模块文件：/lib/modules/VERSION-release

centos6启动流程
1.加载BIOS的硬件信息，获取第一个启动设备
2.读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息
3.加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并尝试驱动所有的硬件设备
4.核心执行init程序，并获取默认的运行信息
5.init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件
6.启动核心的外挂模块
7.init执行运行的各个批处理文件(scripts)
8.init执行/etc/rc.d/rc.local
9.执行/bin/login程序，等待用户登录
10.登录之后开始以Shell控制主机

启动流程步骤详解

• POST：Power-On-Self-Test，加电自检，是BIOS功能的一个主要部分。负责完成对CPU、主板、内存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘等硬件情况的检测
    ROM：BIOS，Basic Input and Output System，保存着有关计算机系统最重要的基本输入输出程序，系统信息设置、开机加电自检程序和系统启动自举程序等
    RAM：CMOS互补金属氧化物半导体，保存各项参数的设定
    按次序查找引导设备，第一个有引导程序的设备为本次启动设备
• bootloader: 引导加载器，引导程序
    windows: ntloader，仅是启动OS
    Linux：功能丰富，提供菜单，允许用户选择要启动系统或不同的内核版本；把用户选定的内核装载到内存中的特定空间中，解压、展开，并把系统控制权移交给内核
      LILO：LInux LOader
      GRUB: GRand Unified Bootloader
        GRUB 0.X: GRUB Legacy，GRUB2
• MBR:
    446: bootloader, 64: 分区表, 2: 55AA
• GRUB:
    primary boot loader : 1st stage，1.5 stage
    secondary boot loader ：2nd stage，分区文件
• kernel：
  自身初始化：
    探测可识别到的所有硬件设备
    加载硬件驱动程序（借助于ramdisk加载驱动）
    以只读方式挂载根文件系统
    运行用户空间的第一个应用程序：/sbin/init
• ramdisk：
• 内核中的特性之一：使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件访问，并加载相应的硬件驱动
    ramdisk --> ramfs 提高速度
    CentOS 5: initrd
      工具程序：mkinitrd
    CentOS 6，7: initramfs
      工具程序：mkinitrd, dracut
• 系统初始化：
    POST --> BootSequence (BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) --> init（systemd）

rmdisk管理

• ramdisk文件的制作：
  (1) mkinitrd命令
    为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件
    mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r) (2) dracut命令   为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件   dracut /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)

系统启动流程

• init程序的类型：
• SysV: init, CentOS 5之前
    配置文件：/etc/inittab
• Upstart: init,CentOS 6
    配置文件：/etc/inittab, /etc/init/*.conf
• Systemd：systemd, CentOS 7
    配置文件：/usr/lib/systemd/system
      /etc/systemd/system

启动流程运行级别详解

• /sbin/init CentOS6之前
• 运行级别：为系统运行或维护等目的而设定；0-6：7个级别
    0：关机
    1：单用户模式(root自动登录), single, 维护模式
    2: 多用户模式，启动网络功能，但不会启动NFS；维护模式
    3：多用户模式，正常模式；文本界面
    4：预留级别；可同3级别
    5：多用户模式，正常模式；图形界面
    6：重启
• 默认级别：3, 5
• 切换级别：init #
• 查看级别：runlevel ; who -r

init初始化详解

• init读取其初始化文件：/etc/inittab
  初始运行级别(RUN LEVEL)
  系统初始化脚本
  对应运行级别的脚本目录
  捕获某个关键字顺序
  定义UPS电源终端/恢复脚本
  在虚拟控制台生成getty
  在运行级别5初始化X

CentOS 5的inittab文件

• 配置文件：/etc/inittab
• 每一行格式： id:runlevel:action:process
    id：是惟一标识该项的字符序列
    runlevels： 定义了操作所使用的运行级别
    action： 指定了要执行的特定操作
      wait: 切换至此级别运行一次
      respawn：此process终止，就重新启动之
      initdefault：设定默认运行级别；process省略
      sysinit：设定系统初始化方式
    process：定义了要执行的进程

示例：

id:3:initdefault:
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1...
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

CentOS 6 /etc/inittab和相关文件

• /etc/inittab
    设置系统默认的运行级别
    id:3:initdefault:
  示例：
    破解CentOS5和6的root口令
• /etc/init/control-alt-delete.conf
• /etc/init/tty.conf
• /etc/init/start-ttys.conf
• /etc/init/rc.conf
• /etc/init/prefdm.conf

启动流程

• /etc/rc.d/rc.sysinit: 系统初始化脚本
  (1) 设置主机名
  (2) 设置欢迎信息
  (3) 激活udev和selinux
  (4) 挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统
  (5) 检测根文件系统，并以读写方式重新挂载根文件系统
  (6) 设置系统时钟
  (7) 激活swap设备
  (8) 根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数
  (9) 激活lvm及software raid设备
  (10) 加载额外设备的驱动程序
  (11) 清理操作
• 说明：rc N --> 意味着读取/etc/rc.d/rcN.d/
    K*: K##*：##运行次序；数字越小，越先运行；数字越小的服务，通常为依赖到别的服务
    S*: S##*：##运行次序；数字越小，越先运行；数字越小的服务，通常为被依赖到的服务
    for srv in /etc/rc.d/rcN.d/K*; do
       $srv stop   done   for srv in /etc/rc.d/rcN.d/S*; do$srv start
    done

2、服务管理

chkconfig命令

• ntsysv命令
• chkconfig命令
• 查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形：
    chkconfig [–list] [name]
• 添加：
    SysV的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d (/etc/init.d)
    chkconfig --add name
      #!/bin/bash
      #LLLL 表示初始在哪个级别下启动，-表示都不启动
      # chkconfig: LLLL nn nn
• 删除：
    chkconfig --del name
• 修改指定的链接类型
    chkconfig [–level levels] name <on|off|reset>
      --level LLLL: 指定要设置的级别；省略时表示2345

xinetd管理的服务

• service 命令：手动管理服务
    service 服务 start|stop|restart
    service --status-all
• 瞬态（Transient）服务被xinetd进程所管理
  进入的请求首先被xinetd代理
  配置文件：/etc/xinetd.conf、/etc/xinetd.d/
  与libwrap.so文件链接
  用chkconfig控制的服务：
  示例：chkconfig tftp on

启动流程

• 注意：正常级别下，最后启动一个服务S99local没有链接至/etc/rc.d/init.d一个服务脚本，而是指向了/etc/rc.d/rc.local脚本
• 不便或不需写为服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d/目录，且又想开机时自动运行的命令，可直接放置于/etc/rc.d/rc.local文件中
  /etc/rc.d/rc.local在指定运行级别脚本后运行
  可以根据情况，进行自定义修改
• 1:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty1
• 2:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty2
• …
• 6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6
    mingetty会自动调用login程序
• x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

启动过程

• 总结：/sbin/init --> (/etc/inittab) --> 设置默认运行级别 --> 运行系统初始脚本、完成系统初始化 --> (关闭对应下需要关闭的服务)启动需要启动服务 --> 设置登录终端
• CentOS 6 init程序为: upstart, 其配置文件：
    /etc/inittab, /etc/init/*.conf，配置文件的语法 遵循 upstart配置文件语法格式，和CentOS5不同

3、Grub管理

grub legacy

• CentOS 6启动流程：
    POST --> Boot Sequence(BIOS) --> Boot Loader --> Kernel(ramdisk) --> rootfs --> switchroot --> /sbin/init -->(/etc/inittab, /etc/init/*.conf) --> 设定默认运行级别 --> 系统初始化脚本rc.sysinit --> 关闭或启动对应级别的服务 --> 启动终端
• grub: GRand Unified Bootloader
    grub 0.97: grub legacy
    grub 2.x: grub2
    grub legacy:
      stage1: mbr
      stage1_5: mbr之后的扇区，让stage1中的bootloader能识别stage2所在的分区上的文件系统
      stage2：磁盘分区(/boot/grub/)

grub安装

• 安装grub：
    (1) grub-install
    安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上，并复制GRUB相关文件到 DIR/boot目录下
    grub-install --root-directory=DIR /dev/DISK
    (2) grub
    grub> root (hd#,#)
    grub> setup (hd#)

grub legacy

• 配置文件：/boot/grub/grub.conf <-- /etc/grub.conf
• stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区
• 功用：
  (1) 提供启动菜单、并提供交互式接口
    a：内核参数
    e: 编辑模式，用于编辑菜单
    c: 命令模式，交互式接口
  (2) 加载用户选择的内核或操作系统
    允许传递参数给内核
    可隐藏启动菜单
  (3) 为菜单提供了保护机制
    为编辑启动菜单进行认证
    为启用内核或操作系统进行认证
• grub的命令行接口
    help: 获取帮助列表
    help KEYWORD: 详细帮助信息
    find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE：
    root (hd#,#)
    kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE: 设定本次启动时用到的内核文件；额外还可添加许多内核支持使用的cmdline参数
    例如：max_loop=100 selinux=0 init=/path/to/init
    initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 设定为选定的内核提供额外文件的ramdisk
    boot: 引导启动选定的内核
• cat /proc/cmdline 内核参数
• 内核参数文档:/usr/share/doc/kernel-doc-2.6.32/Documentation/kernel-parameters.txt
• 识别硬盘设备
    (hd#,#)
    hd#: 磁盘编号，用数字表示；从0开始编号
    #: 分区编号，用数字表示; 从0开始编号
    (hd0,0) 第一块硬盘，第一个分区
• 手动在grub命令行接口启动系统
    grub> root (hd#,#)
    grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE
    grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img
    grub> boot

grub legacy配置文件

• 配置文件：/boot/grub/grub.conf

default=#: 设定默认启动的菜单项；落单项(title)编号从0开始
timeout=#：指定菜单项等待选项选择的时长
splashimage=(hd#,#)/PATH/XPM_FILE：菜单背景图片文件路径
password [--md5] STRING: 启动菜单编辑认证
hiddenmenu：隐藏菜单
title TITLE：定义菜单项“标题”, 可出现多次
root (hd#,#)：查找stage2及kernel文件所在设备分区；为grub的根
kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS]：启动的内核
initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 内核匹配的ramfs文件
password [--md5|--encrypted ] STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证

grub加密

• 生成grub口令
    grub-md5-crypt
    grub-crypt
• 破解root口令：
    启动系统时，设置其运行级别1
• 进入单用户模式：
    (1) 编辑grub菜单(选定要编辑的title，而后使用a 或 e 命令)
    (2) 在选定的kernel后附加
      1, s, S，single 都可以
    (3) 在kernel所在行，键入“b”命令

4、自制linux系统

自制linux系统

• 分区并创建文件系统
    fdisk /dev/sdb
    分两个必要的分区
    /dev/sdb1对应/boot /dev/sdb2对应根 /
    mkfs.ext4 /dev/sdb1
    mkfs.ext4 /dev/sdb2
• 挂载boot
    mkdir /mnt/boot 子目录必须为boot
    mount /dev/sdb1 /mnt/boot
• 安装grub
    grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
• 恢复内核和initramfs文件
  cp /boot/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 /mnt/boot/
  cp /boot/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img /mnt/boot
• 建立grub.conf

vim /mnt/boot/grub.conf
title wanglinux
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash
initrd /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img

• chroot /mnt/sysroot
• 创建一级目录

mkdir /mnt/sysroot
mount /dev/sdb2 /mnt/sysroot
mkdir –pv /mnt/sysroot/{etc,lib,lib64,bin,sbin,tmp,var,usr,sys,proc,opt,home,root,boot,dev,mnt,media}

• 复制bash和相关库文件
• 复制相关命令及相关库文件
  如：ifconfig,insmod,ping,mount,ls,cat,df,lsblk,blkid等

5、启动排错

救援环境

• 在根文件系统无法使用时需要，如/bin/mount删除
• 对系统没有特殊要求
• 从光盘引导（boot.iso或者安装光盘#1）
• 从USB盘（可由boot.iso制作）引导
• 文件系统重组
  Anaconda将会询问是否应该挂载文件系统
  /mnt/sysimage/*
  /mnt/stage2
  $PATH包括硬盘的目录
• 文件系统节点
  提供系统特定的设备文件
  mknod了解major/minor

系统配置文件丢失修复

• 系统在引导期间，很重要的一个过程就是init进程读取其配置文件/etc/inittab，启动系统基本服务程序及默认运行级别的服务程序完成系统引导，如果/etc/inittab误删除或修改错误，Linux将无法正常启动。此时，只有通过救援模式才可以解决此类问题。
• 有备份文件的恢复办法：
    进入救援模式，执行chroot命令后，如果有此文件的备份（强烈建议系统中的重要数据目录，如/etc、/boot等要进行备份），直接将备份文件拷贝回去，退出重启即可。如果是配置文件修改错误，如比较典型的/boot/grub/grub.conf及/etc/passwd的文件修改错误，也可以直接修正恢复。假设有备份文件/etc/inittab.bak，则在救援模式下执行：

chroot /mnt/sysimage
cp /etc/inittab.bak /etc/inittab

• 没有备份文件的恢复办法
  如果一些配置文件丢失或软件误删除，且无备份，可以通过重新安装软件包来恢复，首先查找到/etc/inittab属于哪一个RPM包

chroot /mnt/sysimage
rpm -qf /etc/inittab 查询到此文件来自initscripts包
exit 退出chroot模式
mount /dev/sr0 /mnt/source 挂载存放RPM包的安装光盘
rpm -ivh --replacepkgs | force /mnt/source/Packages/initscripts-9.03.49-1.el6.centos.x86_64.rpm 

CentOS6系统的要修复的硬盘系统的根目录在/mnt/sysimage下，需要使用–root选项指定其位置。覆盖安装/etc/inittab文件所在的RPM包，使用选项“-replacepkgs 或-force 表示覆盖安装
如果想只提取RPM包中的/etc/inittab文件进行恢复，可以在进入救援模式后，执行命令：

rpm2cpio /mnt/source/Packages/initscripts-9.03.49-1.el6.centos.x86_64.rpm| cpio -idv ./etc/inittab
cp etc/inittab /mnt/sysimage/etc

注意此命令执行时不能将文件直接恢复至/etc目录，只能提取到当前目录下，且恢复的文件名称所在路径要写完整的路径。提取文件成功后，将其复制到根分区所在的/mnt/sysimage目录下相应位置即可

proc目录

• /proc目录：
    内核把自己内部状态信息及统计信息，以及可配置参数通过proc伪文件系统加以输出
• 参数：只读：输出信息
    可写：可接受用户指定“新值”来实现对内核某功能或特性的配置
• /proc/sys
    (1) sysctl命令用于查看或设定此目录中诸多参数
      sysctl -w path.to.parameter=VALUE
      sysctl -w kernel.hostname=mail.magedu.com
    (2) echo命令通过重定向方式也可以修改大多数参数的值
      echo “VALUE” > /proc/sys/path/to/parameter
      echo “websrv” > /proc/sys/kernel/hostname

sysctl命令

• sysctl命令：
    默认配置文件：/etc/sysctl.conf
    (1) 设置某参数
      sysctl -w parameter=VALUE
    (2) 通过读取配置文件设置参数
      sysctl -p [/path/to/conf_file]
    (3) 查看所有生效参数
      sysctl -a
• 常用的几个参数：
    net.ipv4.ip_forward
    net.ipv4.icmp_echo_ignore_all
    vm.drop_caches

/sys目录

• /sys目录：
    sysfs：为用户使用的伪文件系统，输出内核识别出的各硬件设备的相关属性信息，也有内核对硬件特性的设定信息；有些参数是可以修改的，用于调整硬件工作特性
    udev通过此路径下输出的信息动态为各设备创建所需要设备文件，udev是运行用户空间程序
    专用工具：udevadmin, hotplug
    udev为设备创建设备文件时，会读取其事先定义好的规则文件，一般在/etc/udev/rules.d及/usr/lib/udev/rules.d目录下

6、编译安装内核

内核编译

• 单内核体系设计、但充分借鉴了微内核设计体系的优点，为内核引入模块化机制
• 内核组成部分：
    kernel: 内核核心，一般为bzImage，通常在/boot目录下，名称为vmlinuz-VERSION-RELEASE
    kernel object: 内核对象，一般放置于/lib/modules/VERSION-RELEASE/
    [ ]: N
    [M]: M
    [*]: Y
    辅助文件：ramdisk
      initrd
      initramfs

内核版本

• 运行中的内核：
    uname命令：
      uname - print system information
      uname [OPTION]…
        -n: 显示节点名称
        -r: 显示VERSION-RELEASE
        -a:显示所有信息

内核模块命令

• lsmod命令：
    显示由核心已经装载的内核模块
    显示的内容来自于: /proc/modules文件
• modinfo命令：
    显示模块的详细描述信息
    modinfo [ -k kernel ] [ modulename|filename… ]
      -n: 只显示模块文件路径
      -p: 显示模块参数
      -a: author
      -d: description
      -l: license
    lsmod |grep xfs;modinfo xfs

内核模块管理

• modprobe命令：
    装载或卸载内核模块
• modprobe [ -C config-file ] [ modulename ] [ module parame-ters… ]
• 配置文件：/etc/modprobe.conf, /etc/modprobe.d/*.conf
• modprobe [ -r ] modulename…
• depmod命令：
    内核模块依赖关系文件及系统信息映射文件的生成工具
• 装载或卸载内核模块：
• insmod命令：指定模块文件，不自动解决依赖模块
    insmod [ filename ] [ module options… ]
    insmod `modinfo –n exportfslnsmod \modinfo –n xfs`
• rmmod命令：卸载模块
    rmmod [ modulename ]
    rmmod xfs
    rmmod exportfs

编译内核

• 前提：
  (1) 准备好开发环境
  (2) 获取目标主机上硬件设备的相关信息
  (3) 获取目标主机系统功能的相关信息
    例如:需要启用相应的文件系统
  (4) 获取内核源代码包
    www.kernel.org

开发环境准备

• 包组(CentOS 6)：
    Server Platform Development
    Development Tools
• 目标主机硬件设备相关信息：
    CPU：
    cat /proc/cpuinfo
    x86info -a
    lscpu

硬件设备

• PCI设备：
    lspci
      -v
      -vv
    lsusb
      -v
      -vv
    lsblk 块设备
• 了解全部硬件设备信息
    hal-device:CentOS6

内核编译安装系统

• 安装开发包组
• 下载源码文件
• .config：准备文本配置文件
• make menuconfig：配置内核选项
• make [-j #]
• make modules_install：安装模块
• make install ：安装内核相关文件
    安装bzImage为/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
    生成initramfs文件
    编辑grub的配置文件
  示例：

tar xf linux-3.10.67.tar.xz -C /usr/src
cd /usr/src
ln -sv linux-3.10.67 linux
cd /usr/src/linux
cp /boot/config-$(uname -r) ./.config
make help
make menuconfig
make -j 2
make modules_install
make install
reboot

编译内核

• (1) 配置内核选项
  支持“更新”模式进行配置：make help
    (a) make config：基于命令行以遍历的方式配置内核中可配置的每个选项
    (b) make menuconfig：基于curses的文本窗口界面
    © make gconfig：基于GTK (GNOME）环境窗口界面
    (d) make xconfig：基于QT(KDE)环境的窗口界面
  支持“全新配置”模式进行配置
    (a) make defconfig：基于内核为目标平台提供的“默认”配置进行配置
    (b) make allyesconfig: 所有选项均回答为“yes“
    © make allnoconfig: 所有选项均回答为“no“
• (2) 编译
  全编译:make [-j #]
  编译内核的一部分功能：
    (a) 只编译某子目录中的相关代码
      cd /usr/src/linux
      make dir/
    (b) 只编译一个特定的模块
      cd /usr/src/linux
      make dir/file.ko
      例如：只为e1000编译驱动：
    make drivers/net/ethernet/intel/e1000/e1000.ko
• 如何交叉编译内核：
    编译的目标平台与当前平台不相同
    make ARCH=arch_name
• 要获取特定目标平台的使用帮助
    make ARCH=arch_name help
    make ARCH=arm help
• 在已经执行过编译操作的内核源码树做重新编译
• 需要事先清理操作：
  make clean：清理大多数编译生成的文件，但会保留config文件等
  make mrproper: 清理所有编译生成的文件、config及某些备份文件
  make distclean：mrproper、patches以及编辑器备份文件
• 卸载内核
  删除/lib/modules/目录下不需要的内核库文件
  删除/usr/src/linux/目录下不需要的内核源码
  删除/boot目录下启动的内核和内核映像文件
  更改grub的配置文件，删除不需要的内核启动列表

7、CentOS7启动流程

systemd

• POST --> Boot Sequence --> Bootloader --> kernel + initramfs(initrd) --> rootfs --> /sbin/init
    init: 系统第一个进程
      CentOS 5: SysV init
      CentOS 6: Upstart
      CentOS 7: Systemd
• Systemd：系统启动和服务器守护进程管理器，负责在系统启动或运行时，激活系统资源，服务器进程和其它进程
• Systemd新特性：
    系统引导时实现服务并行启动
    按需启动守护进程
    自动化的服务依赖关系管理
    同时采用socket式与D-Bus总线式激活服务
    系统状态快照
• 核心概念：unit
    unit表示不同类型的systemd对象，通过配置文件进行标识和配置；文件中主要包含了系统服务、监听socket、保存的系统快照以及其它与init相关的信息
• 配置文件：
    /usr/lib/systemd/system:每个服务最主要的启动脚本设置，类似于之前的/etc/init.d/
    /run/systemd/system：系统执行过程中所产生的服务脚本，比上面目录优先运行
    /etc/systemd/system：管理员建立的执行脚本，类似于/etc/rc.d/rcN.d/Sxx类的功能，比上面目录优先运行

8、Unit介绍

Unit类型

• Systemctl –t help 查看unit类型
• Service unit: 文件扩展名为.service, 用于定义系统服务
• Target unit: 文件扩展名为.target，用于模拟实现运行级别
• Device unit: .device, 用于定义内核识别的设备
• Mount unit: .mount, 定义文件系统挂载点
• Socket unit: .socket, 用于标识进程间通信用的socket文件，也可在系统启动时，延迟启动服务，实现按需启动
• Snapshot unit: .snapshot, 管理系统快照
• Swap unit: .swap, 用于标识swap设备
• Automount unit: .automount，文件系统的自动挂载点
• Path unit: .path，用于定义文件系统中的一个文件或目录使用,常用于当文件系统变化时，延迟激活服务，如：spool 目录

特性

• 关键特性：
    基于socket的激活机制：socket与服务程序分离
    基于d-bus的激活机制：
    基于device的激活机制：
    基于path的激活机制：
    系统快照：保存各unit的当前状态信息于持久存储设备中
    向后兼容sysv init脚本
• 不兼容：
    systemctl命令固定不变，不可扩展
    非由systemd启动的服务，systemctl无法与之通信和控制

9、服务管理和查看

管理服务

• 管理系统服务：
    CentOS 7: service unit
    注意：能兼容早期的服务脚本
• 命令：systemctl COMMAND name.service
• 启动：service name start ==> systemctl start name.service
• 停止：service name stop ==> systemctl stop name.service
• 重启：service name restart ==> systemctl restart name.service
• 状态：service name status ==> systemctl status name.service
• 条件式重启：已启动才重启，否则不做操作
    service name condrestart ==> systemctl try-restart name.service
• 重载或重启服务：先加载，再启动
    systemctl reload-or-restart name.service
• 重载或条件式重启服务：
    systemctl reload-or-try-restart name.service
• 禁止自动和手动启动：
    systemctl mask name.service
• 取消禁止：
    systemctl unmask name.service

服务查看

• 查看某服务当前激活与否的状态：
    systemctl is-active name.service
• 查看所有已经激活的服务：
    systemctl list-units --type|-t service
• 查看所有服务：
    systemctl list-units --type service --all|-a
• chkconfig命令的对应关系：
• 设定某服务开机自启：
    chkconfig name on ==> systemctl enable name.service
• 设定某服务开机禁止启动：
    chkconfig name off ==> systemctl disable name.service
• 查看所有服务的开机自启状态：
    chkconfig --list ==> systemctl list-unit-files --type service
• 用来列出该服务在哪些运行级别下启用和禁用
    chkconfig sshd –list ==> ls /etc/systemd/system/*.wants/sshd.service
• 查看服务是否开机自启：
    systemctl is-enabled name.service
• 其它命令：
    查看服务的依赖关系：
    systemctl list-dependencies name.service
• 杀掉进程：
    systemctl kill unitname

服务状态

• systemctl list-unit-files --type service --all显示状态
• loaded:Unit配置文件已处理
• active(running):一次或多次持续处理的运行
• active(exited):成功完成一次性的配置
• active(waiting):运行中，等待一个事件
• inactive:不运行
• enabled:开机启动
• disabled:开机不启动
• static:开机不启动，但可被另一个启用的服务激活

systemctl命令示例

显示所有单元状态
systemctl 或 systemctl list-units
只显示服务单元的状态
systemctl --type=service
显示sshd服务单元
systemctl –l status sshd.service
验证sshd服务当前是否活动
systemctl is-active sshd
启动，停止和重启sshd服务
systemctl start sshd.service
systemctl stop sshd.service
systemctl restart sshd.service
重新加载配置
systemctl reload sshd.service
列出活动状态的所有服务单元
systemctl list-units --type=service
列出所有服务单元
systemctl list-units --type=service --all
查看服务单元的启用和禁用状态
systemctl list-unit-files --type=service
列出失败的服务
systemctl --failed --type=service
列出依赖的单元
systemctl list-dependencies sshd
验证sshd服务是否开机启动
systemctl is-enabled sshd
禁用network，使之不能自动启动,但手动可以
systemctl disable network
启用network
systemctl enable network
禁用network，使之不能手动或自动启动
systemctl mask network
启用network
systemctl unmask network

system unit文件格式

• /etc/systemd/system：系统管理员和用户使用/usr/lib/systemd/system：发行版打包者使用
• 以 “#” 开头的行后面的内容会被认为是注释
• 相关布尔值，1、yes、on、true 都是开启，0、no、off、false 都是关闭
• 时间单位默认是秒，所以要用毫秒（ms）分钟（m）等须显式说明
• service unit file文件通常由三部分组成：
    [Unit]：定义与Unit类型无关的通用选项；用于提供unit的描述信息、unit行为及依赖关系等
    [Service]：与特定类型相关的专用选项；此处为Service类型
    [Install]：定义由“systemctl enable”以及"systemctl disable“命令在实现服务启用或禁用时用到的一些选项
• Unit段的常用选项：
• Description：描述信息
• After：定义unit的启动次序，表示当前unit应该晚于哪些unit启动，其功能与Before相反
• Requires：依赖到的其它units，强依赖，被依赖的units无法激活时，当前unit也无法激活
• Wants：依赖到的其它units，弱依赖
• Conflicts：定义units间的冲突关系
• Service段的常用选项：
• Type：定义影响ExecStart及相关参数的功能的unit进程启动类型
  simple：默认值，这个daemon主要由ExecStart接的指令串来启动，启动后常驻于内存中
  forking：由ExecStart启动的程序透过spawns延伸出其他子程序来作为此daemon的主要服务。原生父程序在启动结束后就会终止
  oneshot：与simple类似，不过这个程序在工作完毕后就结束了，不会常驻在内存中
  dbus：与simple类似，但这个daemon必须要在取得一个D-Bus的名称后，才会继续运作.因此通常也要同时设定BusNname= 才行
  notify：在启动完成后会发送一个通知消息。还需要配合 NotifyAccess 来让 Systemd 接收消息
  idle：与simple类似，要执行这个daemon必须要所有的工作都顺利执行完毕后才会执行。这类的daemon通常是开机到最后才执行即可的服务
• EnvironmentFile：环境配置文件
• ExecStart：指明启动unit要运行命令或脚本的绝对路径
• ExecStartPre： ExecStart前运行
• ExecStartPost： ExecStart后运行
• ExecStop：指明停止unit要运行的命令或脚本
• Restart：当设定Restart=1 时，则当次daemon服务意外终止后，会再次自动启动此服务
• Install段的常用选项：
  Alias：别名，可使用systemctl command Alias.service
  RequiredBy：被哪些units所依赖，强依赖
  WantedBy：被哪些units所依赖，弱依赖
  Also：安装本服务的时候还要安装别的相关服务
• 注意：对于新创建的unit文件，或者修改了的unit文件，要通知systemd重载此配置文件,而后可以选择重启
    systemctl daemon-reload
  服务unit文件示例：

vim /etc/systemd/system/bak.service
[Unit]
Description=backup /etc
Requires=atd.service
[Service]
Type=simple
ExecStart=/bin/bash -c "echo /testdir/bak.sh|at now"
[Install]
WantedBy=multi-user.target

systemctl daemon-reload
systemctl start bak

运行级别

• target units：
    unit配置文件：.target
    ls /usr/lib/systemd/system/*.target
    systemctl list-unit-files --type target --all
• 运行级别：
    0 ==> runlevel0.target, poweroff.target
    1 ==> runlevel1.target, rescue.target
    2 ==> runlevel2.target, multi-user.target
    3 ==> runlevel3.target, multi-user.target
    4 ==> runlevel4.target, multi-user.target
    5 ==> runlevel5.target, graphical.target
    6 ==> runlevel6.target, reboot.target
• 查看依赖性：
    systemctl list-dependencies graphical.target
• 级别切换：init N ==> systemctl isolate name.target
    systemctl isolate multi-user.target
    注：只有/lib/systemd/system/*.target文件中AllowIsolate=yes 才能切换(修改文件需执行systemctl daemon-reload才能生效)
• 查看target：
    runlevel ;who -r
    systemctl list-units --type target
• 获取默认运行级别：
    /etc/inittab ==> systemctl get-default
• 修改默认级别：
  /etc/inittab ==> systemctl set-default name.target
    systemctl set-default multi-user.target
    ls –l /etc/systemd/system/default.target

其他命令

• 切换至紧急救援模式：
    systemctl rescue
• 切换至emergency模式：
    systemctl emergency
• 其它常用命令：
    传统命令init，poweroff，halt，reboot都成为
      systemctl的软链接
    关机：systemctl halt、systemctl poweroff
    重启：systemctl reboot
    挂起：systemctl suspend
    休眠：systemctl hibernate
    休眠并挂起：systemctl hybrid-sleep

centos 7引导顺序

• UEFi或BIOS初始化，运行POST开机自检
• 选择启动设备
• 引导装载程序, centos7是grub2
• 加载装载程序的配置文件：
    /etc/grub.d/
    /etc/default/grub
    /boot/grub2/grub.cfg
• 加载initramfs驱动模块
• 加载内核选项
• 内核初始化，centos7使用systemd代替init
• 执行initrd.target所有单元，包括挂载/etc/fstab
• 从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录
• systemd执行默认target配置，配置文件/etc/systemd/system/default.target
• systemd执行sysinit.target初始化系统及basic.target准备操作系统
• systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务
• systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local
• Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务
• systemd执行graphical需要的服务

设置内核参数

• 设置内核参数，只影响当次启动
• 启动时，在linux16行后添加systemd.unit=desired.target
• systemd.unit=emergency.target
• systemd.unit=rescue.target
• rescue.target 比emergency 支持更多的功能，例如日志等
• systemctl default 进入默认target

10、系统常用知识扩展

启动排错

• 文件系统损坏
  先尝试自动修复，失败则进入emergency shell，提示用户修复
• 在/etc/fstab不存在对应的设备和UUID
  等一段时间，如不可用，进入emergency shell
• 在/etc/fstab不存在对应挂载点
  systemd 尝试创建挂载点，否则提示进入emergency shell.
• 在/etc/fstab不正确的挂载选项
  提示进入emergency shell

破解口令

• 方法一：
  启动时任意键暂停启动
  按e键进入编辑模式
  将光标移动linux16开始的行，添加内核参数rd.break
  按ctrl-x启动
  mount –o remount,rw /sysroot
  chroot /sysroot
  passwd root
  touch /.autorelabel
  exit
  reboot
• 方法二：
  启动时任意键暂停启动
  按e键进入编辑模式
  将光标移动linux16开始的行，改为rw init=/sysroot/bin/sh
  按ctrl-x启动
  chroot /sysroot
  passwd root
  touch /.autorelabel
  exit
  reboot

修复grub2

• GRUB“the Grand Unified Bootloader”
  引导提示时可以使用命令行界面
  可从文件系统引导
• 主要配置文件 /boot/grub2/grub.cfg
• 修复配置文件
  grub2-mkconfig > /boot/grub2/grub.cfg
• 修复grub
  grub2-install /dev/sda BIOS环境
  grub2-install UEFI环境
• 调整默认启动内核
  vim /etc/default/grub
  GRUB_DEFAULT=0