Linux操作系统引导过程

开机自检

MBR 引导

GRUB 菜单

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

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。

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
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
CentOS7采用全新的Systemd启动方式，取代传统的SysVinit
CentOS中运行的第一个init进程是/lib/systemd/systemd

Systemd单元类型

.services:一个服务单元描述如何在服务器上管理一个服务或者应用。这将会包括如何开始或者停止服务、在哪些情况下应自动启动以及相关的软件依赖和排序信息。
.socket：一个套接字单元文件描述了systemd使用于基本套接字激活的一个网络或者IPC套接字，或者一个FIFO缓冲。.services文件将会在定义在这个单元里的套接字是活动时开始。
.devic：描述了一个设备被udev或者sysfs指定作为systemd管理器的单元。不是所有设置都有.device文件。一些情况下.device单元可能是命令、挂载及访问设备所必需的。
.mount：这个单元定义了一个在系统上systemd管理的挂载点。这个些文件以挂载路径来命名，并且把斜杠改成短划线。在/etc/fstab里的条目会有自动创建的单元。
.automount：一个.automount单元配置了一个将会自动挂载的挂载点。这些必须根据涉及的挂载点来命令并且必须有匹配的.mount单元来定义挂载的细节。
.swap：这个单元描述了系统里的交换空间。这些文件的名字必须体现设备或者空间文件。
.target：一个目标单元是在启动或者改变状态时为其他单元提供同步点的。他们也可以用于把系统带进一个新的状态。其他单元指定他们的相当目标来绑定目标的操作。
.path：这个单元定义了一个可用于基于路径激活的路径。默认情况下，当路径达到指定状态时一个相同基础名字的.service单元就会开始。这使用inotify来监控路径的变化。
.timer：一个.timer单元定义了一个被systemd管理的定时器，类似于一个cron工作来延时或者计划激活。一个匹配的单元将会在计时器到达时开始。
.snapshot：一个.snapshot单元是被systemctl snapshot命令自动创建的。它可以让你在进行更改后重建系统的当前状态。快照不会跨会话生存，快照是用于回滚临时状态的。
.slice：一个.slice单元是和Linux Control Group节点关联的，允许资源受到限制或者给关联的进程分匹配时间片。名字反映了它在cgroup树里的分层位置。单元默认根据他们的类型放在一定的位置。
.scope：作用域单元是systemd根据从它的总线接口接收到的信息自动创建的。这些被用于外部创建的系统进程的管理集。
.target 描述一组systemd的单元

排除启动类故障

修复MBR扇区故障

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

应提前做好备份文件,以安装光盘引导进入急救模式然后从备份文件中恢复

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然后向 MBR 扇区中重建grub程序

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.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: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

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-4.2# passwd root

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

设置系统服务的开启/关闭自启动状态

systemctl enable/disable 服务名称

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