linux操作系统引导过程

一、linux操作系统引导过程

1.1 引导过程详解

开机自检（bios） 加电检测硬件是否有问题。 如果没有问题， 根据bios设置的第一启动项（第一个能够引导系统的设备），来寻找操作系统。

MBR引导 运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序（MBR前446位是GRUB引导文件，后64位是分区），来启动完整的GRUB引导程序。

GRUB菜单 GRUB引导程序通过配置文件 /boot/grub2/grub.cfg来找到操作系统。

加载内核 内核是操作系统的核心。 把内核和镜像文件系统加载到内存中，使其可以使用

init进程初始化 运行中的程序称为进程。 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。 init进程是由内核直接启动的第一个用户级进程，负责启动系统的用户终端（登录界面），启动各种系统服务和守护进程等等。

1.2 系统初始化进程

init vs systemd 第一个启动的进程 ，后续进程都要依托于此进程启动

CentOS 7 — systemd 并行启动后续进程，速度快

CentOS 6 — init 一个一个启动，速度慢

1.3 systemd单元类型

二、排除启动类故障

2.1 MBR扇区故障

2.1.1 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

2.1.2 模拟修复MBR扇区故障

[root@localhost ~]# lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0  100G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part /boot
└─sda2            8:2    0   99G  0 part 
  ├─centos-root 253:0    0   50G  0 lvm  /
  ├─centos-swap 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
  └─centos-home 253:2    0   47G  0 lvm  /home
sdb               8:16   0   20G  0 disk 
└─vg01-qa       253:3    0    6G  0 lvm  /mnt/qa
sdc               8:32   0   20G  0 disk 
sr0              11:0    1  4.2G  0 rom  
[root@localhost ~]# fdisk /dev/sdc     ##分区
欢迎使用 fdisk (util-linux 2.23.2)。
​
更改将停留在内存中，直到您决定将更改写入磁盘。
使用写入命令前请三思。
​
Device does not contain a recognized partition table
使用磁盘标识符 0xa929623c 创建新的 DOS 磁盘标签。
​
命令(输入 m 获取帮助)：n
Partition type:
   p   primary (0 primary, 0 extended, 4 free)
   e   extended
Select (default p): 
Using default response p
分区号 (1-4，默认 1)：
起始 扇区 (2048-41943039，默认为 2048)：
将使用默认值 2048
Last 扇区, +扇区 or +size{K,M,G} (2048-41943039，默认为 41943039)：+10G
分区 1 已设置为 Linux 类型，大小设为 10 GiB
​
命令(输入 m 获取帮助)：p
​
磁盘 /dev/sdc：21.5 GB, 21474836480 字节，41943040 个扇区
Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes
扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节
I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节
磁盘标签类型：dos
磁盘标识符：0xa929623c
​
   设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdc1            2048    20973567    10485760   83  Linux
​
命令(输入 m 获取帮助)：w
The partition table has been altered!
​
Calling ioctl() to re-read partition table.
正在同步磁盘。
[root@localhost ~]# hexdump -C -n 512 /dev/sda    ##用于和故障后的对比
00000000  eb 63 90 10 8e d0 bc 00  b0 b8 00 00 8e d8 8e c0  |.c..............|
00000010  fb be 00 7c bf 00 06 b9  00 02 f3 a4 ea 21 06 00  |...|.........!..|
00000020  00 be be 07 38 04 75 0b  83 c6 10 81 fe fe 07 75  |....8.u........u|
00000030  f3 eb 16 b4 02 b0 01 bb  00 7c b2 80 8a 74 01 8b  |.........|...t..|
00000040  4c 02 cd 13 ea 00 7c 00  00 eb fe 00 00 00 00 00  |L.....|.........|
00000050  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 80 01 00 00 00  |................|
00000060  00 00 00 00 ff fa 90 90  f6 c2 80 74 05 f6 c2 70  |...........t...p|
00000070  74 02 b2 80 ea 79 7c 00  00 31 c0 8e d8 8e d0 bc  |t....y|..1......|
00000080  00 20 fb a0 64 7c 3c ff  74 02 88 c2 52 be 05 7c  |. ..d|<.t...R..||
00000090  b4 41 bb aa 55 cd 13 5a  52 72 3d 81 fb 55 aa 75  |.A..U..ZRr=..U.u|
000000a0  37 83 e1 01 74 32 31 c0  89 44 04 40 88 44 ff 89  |7...t21..D.@.D..|
000000b0  44 02 c7 04 10 00 66 8b  1e 5c 7c 66 89 5c 08 66  |D.....f..\|f.\.f|
000000c0  8b 1e 60 7c 66 89 5c 0c  c7 44 06 00 70 b4 42 cd  |..`|f.\..D..p.B.|
000000d0  13 72 05 bb 00 70 eb 76  b4 08 cd 13 73 0d 5a 84  |.r...p.v....s.Z.|
000000e0  d2 0f 83 de 00 be 85 7d  e9 82 00 66 0f b6 c6 88  |.......}...f....|
000000f0  64 ff 40 66 89 44 04 0f  b6 d1 c1 e2 02 88 e8 88  |d.@f.D..........|
00000100  f4 40 89 44 08 0f b6 c2  c0 e8 02 66 89 04 66 a1  |.@.D.......f..f.|
00000110  60 7c 66 09 c0 75 4e 66  a1 5c 7c 66 31 d2 66 f7  |`|f..uNf.\|f1.f.|
00000120  34 88 d1 31 d2 66 f7 74  04 3b 44 08 7d 37 fe c1  |4..1.f.t.;D.}7..|
00000130  88 c5 30 c0 c1 e8 02 08  c1 88 d0 5a 88 c6 bb 00  |..0........Z....|
00000140  70 8e c3 31 db b8 01 02  cd 13 72 1e 8c c3 60 1e  |p..1......r...`.|
00000150  b9 00 01 8e db 31 f6 bf  00 80 8e c6 fc f3 a5 1f  |.....1..........|
00000160  61 ff 26 5a 7c be 80 7d  eb 03 be 8f 7d e8 34 00  |a.&Z|..}....}.4.|
00000170  be 94 7d e8 2e 00 cd 18  eb fe 47 52 55 42 20 00  |..}.......GRUB .|
00000180  47 65 6f 6d 00 48 61 72  64 20 44 69 73 6b 00 52  |Geom.Hard Disk.R|
00000190  65 61 64 00 20 45 72 72  6f 72 0d 0a 00 bb 01 00  |ead. Error......|
000001a0  b4 0e cd 10 ac 3c 00 75  f4 c3 00 00 00 00 00 00  |.....<.u........|
000001b0  00 00 00 00 00 00 00 00  3d 3c 0a 00 00 00 80 20  |........=<..... |
000001c0  21 00 83 aa 28 82 00 08  00 00 00 00 20 00 00 aa  |!...(....... ...|
000001d0  29 82 8e fe ff ff 00 08  20 00 00 f8 5f 0c 00 00  |)....... ..._...|
000001e0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
000001f0  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 55 aa  |..............U.|
00000200
[root@localhost ~]# mkdir /test  ##新建test文件夹 作为挂载点（备份点）
[root@localhost test]# mount /dev/sdc1 /test   ##sdc1挂载到/test下
[root@localhost test]# lsblk
NAME            MAJ:MIN RM  SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda               8:0    0  100G  0 disk 
├─sda1            8:1    0    1G  0 part 
└─sda2            8:2    0   99G  0 part 
  ├─centos-root 253:0    0   50G  0 lvm  /
  ├─centos-swap 253:1    0    2G  0 lvm  [SWAP]
  └─centos-home 253:2    0   47G  0 lvm  
sdb               8:16   0   20G  0 disk 
sdc               8:32   0   20G  0 disk 
└─sdc1            8:33   0   10G  0 part /test
sr0              11:0    1  4.2G  0 rom  
[root@localhost test]# dd if=/dev/sda of=/test/mbr.bak bs=512 count=1  ##将mbr扇区备份到新硬盘的分区
记录了1+0 的读入
记录了1+0 的写出
512字节(512 B)已复制，0.000134482 秒，3.8 MB/秒
[root@localhost test]# ls
lost+found  mbr.bak
[root@localhost test]# dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1  ##空字符替换 模拟扇区故障
记录了1+0 的读入
记录了1+0 的写出
512字节(512 B)已复制，0.000125378 秒，4.1 MB/秒
[root@localhost test]# hexdump -C -n 512  /dev/sda    ##故障后的mbr扇区
00000000  00 00 00 00 00 00 00 00  00 00 00 00 00 00 00 00  |................|
*
00000200
[root@localhost test]# reboot ##重启
​

虚拟机无法正常启动，选择Troubleshooting

然后在命令行中输入exit退出急救模式并重启

2.2 grub 引导故障

2.2.1 故障原因

• MBR中的GRUB引导程序遭到破坏

• grub.cfg 文件丢失、引导配置有误

2.2.2 模拟修复grub配置文件

[root@localhost ~]# cd /boot/grub2
[root@localhost grub2]# rm -rf grub.cfg
[root@localhost grub2]# ls
device.map  fonts  grubenv  i386-pc  locale
​
​
​

reboot重启

丢失grub配置文件，无法登录

重新启动，在读条界面按 Esc 键进入启动菜单，改用光盘启动，引导界面进入急救模式

exit退出临时根reboot重启观察状态

2.3 用户密码

2.3.1 模拟修改root密码

三、linux运行级别

运行级别（runlevel）指的是系统的工作状态，定义了系统启动时运行的服务和进程. init 0-6 可以切换到 对应的运行级别

[root@localhost ~]# systemctl get-default  ##获得当前的运行级别
​
[root@localhost ~]# systemctl isolate xxx.target  ##不重启切换运行级别
​

3.1 运行级别0（halt）

系统关机状态，所有服务已停止，可以安全地关闭电源。

3.2运行级别1（single user mode）

单用户模式，只有root用户可以登录，用于系统修复和维护。

3.3 运行级别2（multi-user mode）

文本模式多用户模式，登录后进入命令行界面， 功能不全的字符界面。

3.4 运行级别3（full multi-user mode）

文本模式多用户模式，登录后进入命令行界面， 完整的字符界面。

3.5 运行级别4（unused）

保留，未分配特定用途，可以根据需要进行自定义。

3.6 运行级别5（graphical multi-user mode）

图形多用户模式，登录后进入 图形界面。

3.7 运行级别6

重启

四、Systemd服务管理–systemctl

4.1 什么是服务程序

为其他机器提供服务的程序，服务程序启动后，会持续监听端口。

使用systemctl 命令管理systemd服务。

4.2 systemctl命令

systemctl是用于管理systemd系统和服务管理器的命令行工具。

命令格式

systemctl [选项] 程序名

start	开启
stop	关闭
status	查看程序状态
reload	重新加载配置文件而不重启
restart	重启
enable	开机自启
disable	开机不自启
systemctl enable --now 程序名	开机自启并立即启动

systemctl start nginx ##启动nginx
​
systemctl status nginx ##查看nginx运行状态
​
systemctl stop firewalld ##关闭防火墙
​
setenforce 0  ##永久关闭

编译安装后如何启动服务

[root@localhost system]# vim /usr/lib/systemd/system/sshd.service 
​
[Unit]                                  #unit段（单元段）
Description=OpenSSH server daemon       # 描述信息
Documentation=man:sshd(8) man:sshd_config(5)
After=network.target sshd-keygen.service#表示在运行该程序之前运行network.target sshd-                                                keygen.service
Wants=sshd-keygen.service               #表示sshd.service与sshd-keygen.service之间存在"弱依                                           赖"关系，即如果"sshd-keygen.service"启动失败或停止运                                           行，不影响sshd.service继续执行。
​
[Service]                               #service段（服务段）
Type=notify                             # 在启动完成后会发送一个通知消息。还需要配合 NotifyAccess                                           来让 Systemd 接收消息
EnvironmentFile=/etc/sysconfig/sshd     # 环境配置文件路径为/etc/sysconfig/sshd
ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS    # 指明启动unit要运行命令或脚本的绝对路径
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID      #特殊的环境变量 $MAINPID 可用于表示主进程的PID
KillMode=process                        #这里process表示通过只杀主进程来停止服务
Restart=on-failure                      #当服务单元文件中设置了智能重启，当设定Restart=1 时，则当                                         次daemon服务意外终止后，会再次自动启动此服务
RestartSec=42s                          #重启服务前暂停42秒（如果为指定单位将以秒（s）为单位
​
[Install]                               #install段（开机启动）
WantedBy=multi-user.target              #这里表示被multi-user.target所弱依赖，必须先运行混合模式                                         才能运行本程序
​
# 其他选项及注释参考以下内容！

[Unit]段的常用选项：

• Description：描述信息

• After：定义unit的启动次序，表示当前unit应该晚于哪些unit启动，其功能与Before相反

• Requires：依赖到的其它units，强依赖，被依赖的units无法激活时，当前unit也无法激活

• Wants：依赖到的其它units，弱依赖

• Conflicts：定义units间的冲突关系

[service]段

• Type：定义影响ExecStart及相关参数的功能的unit进程启动类型

1. simple：默认值，这个daemon主要由ExecStart接的指令串来启动，启动后常驻于内存中

2. forking：由ExecStart启动的程序透过spawns延伸出其他子程序来作为此daemon的主要服务。原生父程序在启动结束后就会终止

3. oneshot：与simple类似，不过这个程序在工作完毕后就结束了，不会常驻在内存中

4. dbus：与simple类似，但这个daemon必须要在取得一个D-Bus的名称后，才会继续运作.因此通常也要同时设定BusNname= 才行

5. notify：在启动完成后会发送一个通知消息。还需要配合 NotifyAccess 来让 Systemd 接收消息

6. idle：与simple类似，要执行这个daemon必须要所有的工作都顺利执行完毕后才会执行。这类的daemon通常是开机到最后才执行即可的服务

Type=notify                             

• EnvironmentFile：环境配置文件

EnvironmentFile=/etc/sysconfig/sshd

• ExecStart：指明启动unit要运行命令或脚本的绝对路径

ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS

• ExecStartPre： ExecStart前运行

• ExecStartPost： ExecStart后运行

• ExecStop：指明停止unit要运行的命令或脚本

• Restart：当设定Restart=1 时，则当次daemon服务意外终止后，会再次自动启动此服务

Restart字段	含义
no（默认值）	退出后不会重启
on-success	只有正常退出时（退出状态码为0），才会重启
on-failure	非正常退出时（退出状态码非0），包括被信号终止和超时，才会重启
on-abnormal	只有被信号终止和超时，才会重启
on-abort	只有在收到没有捕捉到的信号终止时，才会重启
on-watchdog	超时退出，才会重启
always	不管是什么退出原因，总是重启

Restart=on-failure  

• RestartSec: 设置在重启服务( Restart= )前暂停多长时间。 默认值是100毫秒(100ms)。 如果未指定时间单位，那么将视为以秒为单位。 例如设为"20"等价于设为"20s"。

RestartSec=42s      

• PrivateTmp：设定为yes时，会在生成/tmp/systemd-private-UUID-NAME.service-XXXXX/tmp/目录

• KillMode字段	含义
  control-group（默认值）	当前控制组里面的所有子进程，都会被杀掉
  process	只杀主进程
  mixed	主进程将收到 SIGTERM 信号，子进程收到 SIGKILL 信号
  none	没有进程会被杀掉，只是执行服务的 stop 命令

[install]段：选择启动的运行级别

Install段的常用选项：

Alias：别名，可使用systemctl command Alias.service

RequiredBy：被哪些units所依赖，强依赖

WantedBy：被哪些units所依赖，弱依赖

WantedBy=multi-user.target  

Also：安装本服务的时候还要安装别的相关服务

在centos6及以前版本编译安装后如何启动服务

chkconfig

chkconfig工具:

格式:

chkconfig --list [服务名称]

chkconfig --add 服务名称

chkconfig --level 级别列表服务名on/off

chkconfig --add httpd

chkconfig --level 35 httpd on

cd /opt
wget https://nginx.org/download/nginx-1.25.4.tar.gz         #下载nginx包
yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel zlib-devel openssl-devel#依赖包，编译软件
tar zxvf nginx-1.25.4.tar.gz -C /opt                        #解压nginx包
cd nginx-1.25.4                                             #进入nginx文件夹
./configure --prefix=/usr/local/nginx                       #指定安装路径
​
make && make install                                        #编译安装
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/          #这步可以不做，做软链接，让系统可以                                                             直接使用
​
cat /usr/local/nginx/logs/nginx.pid                         #查看nginx进程号，便于停止
​
vim /etc/init.d/nginx                                       #写一个脚本
​
#!/bin/bash 
#chkconfig: - 99 20 
#description:Nginx Service Control Script 
PROG="/usr/local/nginx/sbin/nginx" 
PIDF="/usr/local/nginx/logs/nginx.pid" 
​
case "$1" in
start) $PROG 
;; 
stop) 
kill -s QUIT $(cat $PIDF) 
;; 
restart) 
$0 stop $0 start
;; 
reload) 
kill -s HUP $(cat $PIDF) 
;;
*) echo "Usage: $0 {start|stop|restart|reload}" 
exit 1 
esac 
exit 0
​
：wq                                                         #保存退出
​
chmod +x /etc/init.d/nginx                                  #给脚本加上权限
ss -ntap |grep nginx                                        #查看服务有没有启动
​
chkconfig --add nginx                                       #将服务加入让chkconfig管理
chkconfig --list  nginx                                     #查看服务
chkconfig --level 35 nginx on                               #开启3和5自动开启
​

实验

cd /opt
wget https://nginx.org/download/nginx-1.25.4.tar.gz         #下载nginx包
yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel zlib-devel openssl-devel#依赖包，编译软件
tar zxvf nginx-1.25.4.tar.gz                                #解压nginx包
cd nginx-1.25.4                                             #进入nginx文件夹
./configure --prefix=/usr/local/nginx                       #指定安装路径
​
make && make install                                        #编译安装
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/          #做软链接
​
vim /lib/systemd/system/nginx.service
[Unit]
Description=nginx - high performance web server
​
[Service]
Type=forking
PIDFile=/usr/local/nginx/logs/nginx.pid
ExecStart=/usr/local/nginx/sbin/nginx
ExecReload=/usr/local/nginx/sbin/nginx -s reload
ExecStop=/bin/kill -s TERM $MAINPID
​
[Install]
WantedBy=multi-user.target
​
wq                                                          #保存退出
systemctl daemon-reload                                     #重新加载配置
systemctl start nginx                                       #启动nginx服务
systemctl status nginx                                      #查看nginx服务状态
systemctl stop nginx                                        #关闭nginx服务
systemctl status nginx                                      #查看nginx服务状态