Linux操作系统引导过程

Posted 2021-11-21 正在迷途

一、引导过程总览

1.开机检查

服务器主机开机以后，将根据主板Bros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

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。内核接过系统控制仅以后，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

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: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

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。

二、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，是所有进程的父进程

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

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

运行级别所对应的Systemd目标

运行级别（init）	Systemd的target	说明
0	target	关机状态，使用该级别将会关机
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 3         （都是字符界面） 4	multi-user.target	用户定义/域特定运行级别。默认等同于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
	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，使用该级别将会重启主机

Centos 6 中 2不提供网络连接，3连接网络，4没有使用

关机	init 0 ; systemctl isolate poweroff.target ; systemctl poweroff ; poweroff ; shutdown -h now(立刻)
切换单用户模式	init 1 ; systemctl isolate rescue.target
切换字符界面多用户模式	init 3; systemctl isolate multi-user.target
切换图形界面多用户模式	init 5 ; systemctl isolate graphical.target
重启	init 6 ; systemctl isolate reboot.target ; systemctl reboot ; reboot ; shutdown -r now(立刻)

三、排除启动类故障

1.修复MBR扇区故障

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

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

3.解决思路

• 应提前做好备份文件
• 以安装光盘引导进入急救模式
• 从备份文件中恢复

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扇区数据到其他磁盘（/dev/sdb1）
mkdir /qqq
mount /dev/sdb1 /qqq
dd if=/dev/sda of=/qqq/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Ether键继续
再次按"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

深入了解linux操作系统引导过程详解

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