Linux引导过程与服务控制、排障演示及运行级别(详细图解)

Linux操作系统引导过程目录

一、Linux操作系统引导过程

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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、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”/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

二、系统初始化进程init和Systemd

2.1 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

2.2 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

  • 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。

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
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Systemd的target说明
0target关机状态,使用该级别时将会关闭主机
1rescue.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
2multi-user.target用户定义/域特定运行级别,默认等同于3,但是不能连网
3multi-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
4multi-user.target用户定义/域特定运行级别。默认等同于3
5graphical.target图形界面的多用户模式,提供了图形桌面操作环境
6reboot.target重新启动,使用该级别时将会重启主机

三、排除启动类故障

3.1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
  • 无法价值在操作系统,开机后黑屏

■解决思路

  • 应提前作好备份文件

  • 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 扇区数据到其它磁盘(/dev/sdb1)

mkdir /backup
mount /dev/sdb1 /backup
dd if=/dev/sda of=/backup/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
再次按 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

3.1.1 演示

我们先添加一块新的磁盘格式化并挂载

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备份MBR 扇区数据到其它磁盘

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模拟破坏MBR引导扇区

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重启虚拟机可以看到不能直接进入系统了
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引导界面进入急救模式,从备份文件中恢复MBR 扇区数据

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可以看到可以正常登陆了

3.2 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
  • 向MBR扇区中重建grub程序

方法一:手动输入引导命令(笨拙繁琐,不建议使用)

/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

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446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,所以这里备份前446字节,保留之前的分区表。
mkdir /bak
mount /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 
sh-4.2# dd if=/backupdir/grub.bak of=/dev/sda 
sh-4.2# exit

方法三:引导界面进入急救模式,重建GRUB菜单配置文件

  • 模拟文件丢失
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MBR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

3.2.1 演示:由于方法二和修复MBR扇区故障类似这里不做演示,这边我们演示第三种方法

先进入boot/grub2删除grub.cfg文件
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重启发现启动不了了
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进入急救模式在加载界面时按下ESC键进入急救模式
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引导界面进入急救模式,重建GRUB菜单配置文件
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修复成功可以正常进入系统
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3.3 遗忘root用户的密码

■故障原因

  • 遗忘root用户密码

■故障现象

  • 无法进行需要root权限的管理操作
  • 若没有其他账号可用,将无法登陆系统

■解决思路

  • 进入急救模式,重设密码
sh-4.2# chroot /mnt/sysimage #进入急救模式,加载系统镜像,切换到系统根环境
bash-4.1# passwd root #重设 root 用户密码

3.3.1演示

进入急救模式重设密码
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重新登录输入密码,实验成功。

四、系统服务控制

4.1 系统服务控制

systemctl 控制类型 服务名称

4.2 控制类型

  • start:启动
  • stop:停止
  • restart:重新启动
  • reload:重新加载
  • status:查看服务状态

五、Linux系统的运行级别

5.1 查看运行级别

  • runlevel命令:查看切换之前的运行级别与当前运行级别,N表示之前没有切换
  • systemctl工具:查看默认的运行级别

5.2 临时切换运行级别

  • init命令
  • systemctl工具
服务同作用服务名
init 0systemcrl isolate poweroff.targetsystemcrl poweroffshutdown -h now
init 1systemcrl isolate rescue.target
init 3systemcrl isolate multi.target
init 5systemcrl isolate graphical.target
init 6systemcrl isolate reboot.targetsystemcrl rebootshutdown -r now

5.3 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    

systemctl get-default    查看系统默认的运行级别

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六、优化启动过程

■ntsysv工具

  • 提供一个交互式、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

■systemct工具

  • 不提供交互式、可视化窗口
  • 管理单个服务效率更高

七、系统服务的启动与控制

■ntsysv系统服务管理工具

ntsysv
ntsysv --level 级别列表
  • 按空格键标志服务选项
  • 按↑、↓键切换服务选项
  • 按tab键切换光标
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7.1 系统服务的启动和控制

■查看系统服务的启动状态

systemctl is-enabled 服务名称

■服务名称设置系统服务的启动状态

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

八、永久修改主机名和查看主机名的状态

hostnamectl set-hostname newname          永久修改主机名
hostnamectl status                        查看主机名的状态

九、设置系统语言为中文

localetcl set-locale LANG=zh_CN.utf8      设置系统语言为中文
localectl [status]                        查看当前系统使用的语言

十、查看系统启动耗时

systemd-analyze
    原文作者:IHBOS
    原文地址: https://blog.csdn.net/IHBOS/article/details/113430393
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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