【Linux】系统启动与排错

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正文

1. 启动流程详解

1.1 启动阶段分解

1. 固件初始化（BIOS/UEFI）
2. 引导加载程序（GRUB2）
3. 内核初始化（vmlinuz）
4. Initramfs解压加载
5. Systemd初始化（PID=1）
6. 目标单元启动（multi-user.target等）

1.2 关键文件定位

/boot/grub2/grub.cfg       # GRUB配置文件
/etc/default/grub          # GRUB参数设置
/boot/vmlinuz-*            # 内核文件
/usr/lib/systemd/system/   # Systemd单元目录

2. 启动故障排查

2.1 常见故障定位表

阶段	现象	诊断方法
BIOS/UEFI	无启动画面	检查硬件连接/CMOS电池
GRUB	黑屏或grub>提示符	尝试手动引导内核
Kernel	Kernel panic信息	分析内核参数/驱动兼容性
Initramfs	卡在Loading initial ramdisk	重建initramfs文件
Systemd	启动服务失败	journalctl -u service_name

2.2 GRUB急救模式

grub> ls                  # 查看磁盘分区
grub> set root=(hd0,msdos1)
grub> linux /vmlinuz-5.4.0 root=/dev/sda1
grub> initrd /initramfs-5.4.0.img
grub> boot

3. 系统修复工具集

3.1 救援模式进入方法

# CentOS/RHEL
1. 启动时按e进入GRUB编辑
2. 在linux行尾添加 init=/bin/bash
3. Ctrl+X启动

# Ubuntu
1. 选择Advanced options
2. 选择Recovery mode

3.2 文件系统修复

# 检查文件系统
fsck -y /dev/sda1

# 强制挂载（只读模式）
mount -o ro,remount /

# 重新挂载根目录
mount -o remount,rw /

4. 日志分析技术

4.1 日志查看命令

journalctl -b              # 本次启动日志
journalctl -k              # 内核相关日志
journalctl --since "2023-08-15" --until "1 hour ago"

# 图形化工具
systemd-analyze plot > boot.html

4.2 启动耗时分析

systemd-analyze time
# 示例输出：
# Startup finished in 2.3s (kernel) + 5.6s (userspace) = 7.9s

systemd-analyze blame
# 显示各服务启动耗时前10名

5. 内核参数调优

5.1 常用启动参数

# 临时修改（GRUB启动时按e）
nomodeset          # 禁用显卡模式设置
systemd.unit=rescue.target  # 进入救援模式
init=/bin/sh       # 直接进入shell

# 永久修改
grubby --update-kernel=ALL --args="console=ttyS0,115200"

5.2 内核崩溃处理

# 配置kdump
yum install kexec-tools
systemctl enable kdump

# 分析vmcore
crash /usr/lib/debug/lib/modules/$(uname -r)/vmlinux /var/crash/vmcore

6. 服务启动管理

6.1 Systemd故障诊断

# 查看失败服务
systemctl --failed

# 详细服务状态
systemctl status httpd -l

# 重置失败状态
systemctl reset-failed

6.2 依赖关系检查

systemctl list-dependencies httpd.service
systemd-analyze critical-chain httpd.service

7. 高级排错技巧

7.1 串口控制台配置

# GRUB配置
GRUB_CMDLINE_LINUX="console=tty0 console=ttyS0,115200n8"

# systemd日志重定向
systemctl enable serial-getty@ttyS0.service

7.2 内存测试模式

# 启动内存检测
memtest86+        # GRUB菜单选项

# 压力测试工具
yum install stress-ng
stress-ng --cpu 4 --io 2 --vm 1 --vm-bytes 1G --timeout 60s

8. 典型故障处理案例

8.1 案例：只读文件系统

# 现象：无法创建文件，提示Read-only file system
# 处理步骤：
1. mount | grep "\sro[\s,]"
2. fsck -f /dev/sda1
3. mount -o remount,rw /
4. 检查硬盘SMART状态：smartctl -a /dev/sda

8.2 案例：服务启动死锁

# 现象：系统卡在Starting Service XXX
# 处理步骤：
1. 切换控制台：Ctrl+Alt+F2
2. journalctl -f -u service_name
3. systemctl stop service_name
4. 检查单元依赖关系：systemd-analyze dot service_name | dot -Tsvg > deps.svg

9. 学习资源推荐

1. 掌握systemd.exec手册页：man systemd.exec
2. 研究/var/log/boot.log日志结构
3. 练习使用Linux Rescue环境
4. 学习使用strace追踪系统调用
5. 参与Linux系统启动优化项目

注： 本文操作在CentOS 8和Ubuntu 22.04 LTS验证，其他发行版可能需要调整命令路径。建议生产环境操作前在测试系统验证，关键操作做好备份（cp /boot/grub2/grub.cfg grub.cfg.bak）。

结语
感谢您的阅读！期待您的一键三连！欢迎指正！