引导过程与服务控制

Posted 2021-11-21 Richard_Chiang

引导过程与服务控制

壹、Linux操作系统引导过程

1、引导过程总览

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：

检查硬件设备，检测出第一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.e17.x86_64”。

总结:

把内核和镜像文件系统加载到内存中,系统控制权交给内核

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:

内核把init进程加载到内存中，运行加载硬件驱动程序

2、系统初始化进程

• 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
• Systemd
  • Systemd是Linux操作系统的一种init软件
  • CentOS 7中采用全新的Systemd启动方式，取代传统的SysVinit
  • CentOS 7中运行的第一个init进程 是/lib/systemd/systemd

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
Automonut	.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

4、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，使用该级别是将会关闭主机
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.tar.get	重新启动，使用该级别时将会重启主机

贰、排除启动类故

1、修复MBR扇区（512）故障

• [ ] 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
• [ ] 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
• [ ] 解决思路
• 应用前作好备份
• 以安装光盘引导进入急救模式
• 从备份文件中恢复

模拟故障并且修复MBR扇区故障实战

1、创建新硬盘，并且格式化

2、MBR位于第一块硬盘（/dev/sda）的第一个物理扇区处，共512字节。备份MBR（扇区磁盘到其他磁盘），模拟破坏MBR引导区

mkdir /backup#创建挂载目录
mount /dev/sdb1 /backup#挂载
dd if=/dev/sda of=/backup/mbr.bak bs=512#默认字节单位 count=1#备份MBR（扇区磁盘到其他磁盘）

dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1#模拟破坏MBR引导区

3、引导界面进入急救模式，从备份文件中恢复MBR 扇区数据

3-1、先加载好光盘镜像，重启操作系统

3-2、当出现安装向导界面时，选择"Troubleleshooting"选项

3-3、再选择"Rescue a CentOS Linux system"选项，进入急救模式

3-4、选择"1"选择 Continue并按 回车键继续

3-4-1、再次按 回车键后将进入带"sh-4.2#"提示符的 Bash Shell 环境

sh-4.2# mkdir /mbr               
sh-4.2# mount /dev/sdb1 /mbr            #挂载带有备份文件的分区
sh-4.2# dd if=/mbr/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，系统将会自动启动

#恢复成功

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2、修复GRUB引导故障

• [ ] 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
• [ ] 故障现象
• 系统引导停滞，显示"grub>"提示符
• [ ] 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

模拟故障并且修复GRUB引导故障实战

方法一：尝试手动输入引导命令（操作繁琐可以忽略）

/boot/grub/目录下的包是用于启动菜单的背景图片以及样式
/boot/grub2/grub.cfg #GRUB配置文件

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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，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MBR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

#此过程与修复MBR扇区故障过程类似

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方法三：引导界面进入急救模式，重建GRUB菜单配置文件

1、删除grub.cfg文件以模拟故障

2、进入急救模式的方法：①在虚拟机中打开"电源"下的"打开电电源时进入的固件"，然后在Boot中找到"CD-ROM Drlve "②重启虚拟机；在加载完成的瞬间按"ESC"。

3、进入急救模式下进行重建

4、进入Boot界面调整启动顺序

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3、遗忘root用户密码

• [ ] 故障原因

• 遗忘root用户的密码

• [ ] 故障现象

• 无法进行需要root权限的管理操作

• 若没有其他可用账户，将无法登录系统

• [ ] 解决思路

• 进入急救模式，重设密码

示例：

首先我们进入急救模式，加载系统镜像，切换到系统环境
sh-4.2# chroot /mnt/sysimage
bash-4.2# passwd root#重设root用户密码
更改密码

4、系统初始化进程

关机：

init 0 
shudown
poweroff
systemctl poweroff
systemctl ioslate poweroff.target

切换单用户模式：

init 1
systemctl ioslate rescue.target

切换字符界面多用户模式：

init 3
systemctl ioslate multi-user.target

切换图形界面多用户模式：

init 5
systemctl ioslate graphical.target

重启：

init 6
reboot
sysermctl reboot
systemctl ioslate reboot.target

叁、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

控制类型

控制类型	介绍
start	启动
stop	停止
restart	重新启动
reload	重新加载
status	查看服务状态

2、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

肆、Linux系统的运行级别

1、查看运行级别

• runlevel命令

#runlevel只能查看切换运行级别与当前运行级别

runlevel#查看系统当前运行级别

• systemctl工具

#systemctl能查看默认的运行级别

systemctl get-default#查看系统的默认运行级别

2、临时切换运行级别

• init命令

#init命令参数是运行级别所对应的数字

• systemctl工具

#systemctl的命令参数是具体的target

3、设置永久运行级别

ln -sf /lib/systemd/system/命令级别 /etc/systemd/system/命令级别
或
systemctl set-default 命令级别#命令级别后要有.target的命令

伍、优化启动过程

1、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
• 用于控制服务是否开机自启动

ntsysv --level 级别列表

2、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 工具

查看系统服务的开机自启动状态：
systemctl is-enabled 服务名称
设置系统服务的启动状态：
systemctl enable 服务名称  #开启开机自启动
systemctl disable 服务名称 #关闭开机自启动

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chkconfig 工具

格式：
chkconfig --list [服务名称]
chkconfig --add [服务名称]
chkconfig --level 级别列表 服务名 on/off
例：
chkconfig --add httpd
chkconfig --level 35 httpd on

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永久修改主机名和查看主机状态

hostnamectl set-hostname 新主机名#永久修改主机名
hostnamectl status#查看主机名状态

设置系统语言和查看当前系统语言

localectl set-locale 系统语言#设置系统语言
例：localectl set-locale LANG=zh_CN.utf8
localectl status#查看当前使用语言 

查看系统启动耗时

systemd-analyze