Linux操作系统引导过程及排障详解

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原创 2022-08-09 17:38:02 348 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

Linux——引导、排障及修复引导过程排除启动类故障服务控制及切换运行级别优化启动过程引导过程引导过程总览开机自检：1、加电，运行硬件自检 2、加载驱动 MBR引导：引导程序，加载硬盘（如是双系统，系统一定要放在不同的硬盘中） GRUB菜单：加载系统（引导系统的必要菜单）、安全模式，急救模式加载内核（kernel）：（系统的心脏）确定好系统后加载系统的内核 Init进程初始化：全部还原默认设置后系统会进行加载... 阅读详情

一、Linux操作系统引导过程

1.1引导过程讲解

1.2init进程（CentOS 6）

1.3 Systemd 进程（CentOS 7）

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。

开机自检（BIOS）：检测出第一个能够引导系统的设备，比如硬盘或者光驱或者pex 网络（网卡）。 bios设置的第一启动项。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，因为操作系统一般都是装在硬盘内。自检过程中可以根据主机的POST信息进入配置，通常按某一组合键进入，常用F2或者delete。

MBR 引导：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序,MBR前446位是引导文件，后64位是分区表。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。在CentOS7系统中为grub2.

可以通过hexdump -C -n 512 /dev/sda查看前512字节

GRUB 菜单：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以及路径位置。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FRUB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

加载Linux内核：把内核和镜像文件系统加载到内存中。 Linux内核是一个预先编译好的特殊二进制文件，介于各自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”）

init 进程初始化：加载硬件驱动程序，以及初始化进程，内核把init进程加载到内存中运行。

内核初始化在initramfs中找到驱动程序的所有硬件，然后作为PID 1从initramfis 执行/sbin/init ，CentOS 7中将其复制为systemd, systemd 启动initrd.target中所有单元，并挂载根文件系统/sysroot,内核与文件系统由内存文件系统切换至系统根文件系统，井重新运行/sysroot systemd. systemd 启动默认tagt (图形或者字符终端)，最后等待用户进行登录。

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

init 3 字符界面

init 5图形界面

查看target单元类型

 systemctl list-unit-files --type target

查看当前系统默认启动target

systemctl get-default

设置默认启动target

set-default TARGET类型

1.6systemd服务管理

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

服务状态关键字

启动与停止服务 eg：

systemctl {start | stop | restartl reload} service

开机自动启用与停用服务 eg：

systemctl {enable | disable} service

屏蔽与取消屏蔽服务 eg：

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

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

systemd其他命令补充

hostnamectl set-hostname www.yzx.cn 修改永久使用的系统主机名

hostnamectl status 查看主机名状态
journalctl -b 输出本次启动后的所有日志信息

journalctl --since="2022-8-6 16:00:00" 查看2022年8月6日16点之后的日志信息

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

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

loginctl 查看登录系统的用户信息

loginctl list-users 列出当前的登录用户

systemd-analyze查看系统启动耗时

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

(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

修复成功

2.2 修复GRUB引导故障

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

故障现象系统引导停滞，显示grub >提示符

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

修复成功

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