Linux——操作系统引导过程
一、Linux操作系统引导过程
1.1引导过程讲解
linux引导过程一般包括以下几个阶段： 开机自检 、 MBR 引导 、GRUB 菜单 、加载Linux内核 、 init 进程初始化 。
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（Central Processing Unit， 中央处理器）、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 比如硬盘或光驱、U盘
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（Master Boot Record， 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（GRand Unified Bootloader，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。需要注意的是，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。在 CentOS 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
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 进程负责完成一系列的系统初始化过程，最后等待用户进行登录 systemed
1.2init进程（CentOS 6）
-
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.
1.3 Systemd 进程（CentOS 7）
- Systemd是Linux操作系统的一种init软件；
- 从CentOS 7版本的系统开始systemd成为PID恒为1的初始化进程，是内核第一个加载的程序。
- systemd进程是不允许被轻易终止的。需要切换不同的系统运行状态时，可以向systemd进程发 送正确的执行命令，由systemd 自身来完成相关操作。
- CentOS 7中运行的第一个 init进程是/lib/systemd/systemd，可以通过pstree命令查看
1.4 Systemd 单元
- 单元是不同类型的systemd对象
- 使用systemctl管理
- 查看系统中有效的单元可以使用命令∶systemctl -t help
单元类型：
1.5运行级别对应的systemd
1.5.1查看target单元类型
systemctl list-unit-files --type target
1.5.2查看当前系统默认启动target
systemctl get-default
1.5.3设置默认启动target
set-default TARGET类型
1.6systemd服务管理
1.6.1查看服务状态命令：
法一：
systemctl status name.type
如果不加type，默认是.service单元
法二：
systemctl {
is-active | is-failed } service
1.6.2服务状态关键字
1.6.3启动与停止服务
systemctl {
start | stop | restartl reload} service
1.6.4开机自动启用与停用服务
systemctl {
enable | disable} service
1.6.5屏蔽与取消屏蔽服务
systemctl {
mask | unmask} service
例如iptables.service 和firewalld.service 是有冲突的，如果我此时屏蔽firewalld.service
1.6.6服务配置文件
/usr/lib/systemd/system/NAME.service
三部分组成
[Unit] #定义systemd单元的元数据
[Service] #服务的配置，只有systemd单元是服务类型时才有这一段信息
[Install] #定义是否是开机启动
1.6.7systemd其他命令
1.6.7.1更改系统主机名
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname www.yxp.cn 修改永久使用的系统主机名
[root@localhost ~]# hostnamectl status 查看主机名状态
1.6.8.1日志系统
[root@localhost ~]# journalctl -b 输出本次启动后的所有日志信息
[root@localhost ~]# journalctl --since="2021-9-9 21:00:00" 查看2021年9月9日21点之后的日志信息
1.6.8.2语言设置
localectl=localectl status 可以查看与设置系统的语言
localectl list-locales 可以列出当前系统支持的语言
1.6.8.3时间相关设置
timedatectl
timedatectl set-time YYYY-MM-DD 设置系统日期
timedatectl set-time HH:MM:SS 设置系统时间
timedatectl set-timezone time_zone 设置系统时区
1.6.8.4登录系统的用户信息
loginctl 查看登录系统的用户信息
loginctl list-users 列出当前的登录用户
1.6.8.5查看系统启动耗时
systemd-analyze
二、排除启动类故障
2.1MBR扇区故障
-
故障原因：
- 病毒、木马的等造成的破坏；
- 不正确的分区操作、磁盘读写误操作等。
-
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
- 准备添加另一块硬盘作为备份；
- 应提前做好备份文件；（MBR位于第一块硬盘的第一个物理扇区处，总共512字节）
- 以安装光盘引导进入急救模式；
- 从备份文件中恢复
mkdir / backup
mount /dev / sdb1 / backup
dd if=/dev/sda of=/backup/mbr.bak bs=512 count=1
具体案例:
(1)备份MBR扇区数据
由于MBR扇区中包含了整个硬盘的整个分区表记录，因此该扇区的文件必须保存至其他的存储设备中，否则在恢复时无法读取到备份文件。例如，用以下操作将第一块硬盘的（sda）MBR扇区备份到第二块硬盘的sdb1分区里。
在关机的状态下添加一块新硬盘，再启动
（2）模拟扇区故障
这里往/dev/sda扇区记录覆盖，来模拟扇区故障的情况，然后重启系统。会出现“opening system not found”的提示
（3）从备份恢复MBR数据
2.2 修复GRUB引导故障
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故障原因 MBR中的GRUB引导程序（1-446字节）遭到破坏 grub.cfg文件丢失，引导配置有误，文件位置/boot/grub2/grup.cfg
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故障现象 系统引导停滞，显示grub >提示符
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解决思路 1.尝试手动输入引导命令修复（不推荐） 2.进入急救模式，重写或者从备份中恢复grub.cfg
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446字节是主引导记录，分区表保存在NBRA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=446count=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=446count=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/ sdbl /backupdir
sh-4.2# dd if=/backupdir/grub.bak of=/dev / sdash-4.2#exit
3.急救模式向MBR扇区中重建grub程序
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,加载光盘镜像，切换到系统根环境
sh-4 .2#chroot /mnt/sysimage
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,加载光盘镜像，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，如果有多个分区可省略
bash-4.2#grub2-install ldev / sda
#重新构建GRUB菜单的配置文件
bash-4.2#grub2-mkconfig -0 /boot/grub2/ grub.cfg
#退出chroot环境,并重启
bash-4.2#exit
sh-4.2#reboot
2.3遗忘root用户密码
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故障原因
- 遗忘root用户的密码
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故障现象
- 无法进行需要root权限的管理操作；
- 若没有其他可用账号，将无法登陆操作系统。
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解决思路
- 进入急救模式，重设密码即可。
到这一把，root密码修改成功
- 进入急救模式，重设密码即可。