引导过程与服务控制
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
