引导过程与服务控制

一、Linux操作系统引导过程

1、引导过程总览

（1）开机自检（BIOS）

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

（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，然后将系统控制权移交给内核。
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）加载内核（kernel）

Linux内核是一个预先编译号的特殊二进制文件，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

（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额“/sbin/init”程序加载到内核中运行（运行中的程序称为进程），init集成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

2、系统初始化进程

（1）init进程

由Linux内核加载运行/sin/init程序
init进程是系统中第一个进程，是所有进程的父程序
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
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
注：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。

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
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	.targe	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，使用该级别时将会关闭主机
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	字符见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.target	重新启动，使用该级别时会重启主机

二、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
以安装光盘引导进入急救模式
从备份文件中恢复

（4）模拟修复

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 /backup
mount /dev/sdb1 /backup
dd if=/edv/sda of=/backup/mbr.bak bs=512 conut=1
2.模拟破坏MR引导扇区
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1
3.应道界面进入急救模式，从备份文件中国灰度MBR扇区数据
先加载好光盘镜像，重启操作系统
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Enter键继续
在此按Enter键后将进入带“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

2、修复GRUB引导故障

（1）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

（2）故障现象

系统引导停滞，显示“grub>”提示符

（3）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

（4）模拟修复

/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

①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.e17.x86_64 root=UUID=8fd74986-ae66-4ffd-b7d8-a19f2eca7b6f ro rhgb quite LANG=zh_CN.UTF-8 #内核的名字及位置等信息
grub> initrd16 /initramfs-3.10.0..693.e17.x86_64.img #镜像系统文件
grub> boot #引导boot

②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446字节是主引导记录，分区保存在MBR扇区中的第447-510字节中
mkdir /bak
monut /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 #挂载带有备份文件的分区
sh-4.2# dd if=/backupdir/grub.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

③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（/sev/sda）的MBR扇区，如果有多个分区可省略
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

3、遗忘root用户的密码

（1）故障原因

遗忘root用户的密码

（2）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，将无法登陆系统

（3）解决思路

进入急救模式，重设密码

（4）模拟修复

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

三、服务控制及切换运行级别

1、系统服务控制

一般格式为：systemctl 控制类型 服务名称
控制类型有：
start---启动
stop---停止
restart---重新启动
reload---重新加载
status---查看服务状态

2、Liunx系统的运行级别

（1）查看运行级别

①runlevel命令

runlevel只能查看切换运行级别与当前运行级别

②systemctl工具

systemctl时能查看默认的运行级别
systemctl get-default

（2）临时切换运行级别

①init命令

init命令参数是运行级别所对应的的数字

②systemctl工具

systemctl的命令参数是具体的target

③init与systemctl对应表

init命令	systemctl命令	其他命令
init 0	systemctl isolate poweroff.target	systemctl poweroff 或 poweroff
init 1	systemctl isolate rescue.target
init 3	systemctl isolate multi-user.target
init 5	systemctl isolate graphical.target
init 6	systemctl isolate reboot.target	systemctl reboot 或 reboot

3、临时设置运行级别

一般格式为：chkconfig --list [服务名称]
chkconfig --add 服务名称
chkconfig --level 级别列表 服务名 on/off
例如：
chkconfig --add httpd
chkconfig --level 35 httpd on

4、设置永久运行级别

ln -sf /lib/systemd/system/multi-user.target /etc/systemd/system/default.target
或
systemctl set-default multi-user.target

四、优化启动过程

1、优化启动工具

（1）ntsysv工具

提供一个交换式、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

（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

2、系统服务的启动和控制

（1）ntsysv系统服务管理工具

输入ntsysv命令进入设置界面
按空格键标志服务选项（*为自启项）
按↑、↓键切换服务选项
按tab切换光标

（2）查看系统服务的启动状态

sysemctl is-enabled 服务名称

（3）设置系统服务的启动状态

systemctl enable 服务名称   #开启开机自启
syatemctl disable 服务名称  #关闭开机自启