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Linux操作系统中的引导程序与服务控制

[db:作者]

1月 6, 2022

1. Linux系统引导

2. 系统初始化进程

3. 修复MBR扇区故障

4. 修复GRUB引导故障

5. 遗忘root用户密码

6. 系统服务控制

7. Linux系统运行级别

8. 优化启动过程

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Linux系统引导

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

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,即运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序

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

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,也就是把内核和镜像文件系统加载到内存中CentOS 7系统中,默认的内核文件位于“/boot/vmlinuz-3.10.0-514.el7.x86_ 64”

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。

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

2. 系统初始化进程

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
  • init进程的PID(进程标记)号永远为1

systemd

  • Systemd是linux操作系统的一种init软件
  • CentOS 7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

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IP:povt端口通信
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
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 .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
0 target 关机状态,使用该级别关闭主机
1 rescue.target 单用户模式,无需密码即可登录,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 字符界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,使用该级别重启主机

3. 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
  • 无法加载操作系统,开机后黑屏

解决思路

  • 应提前做好备份文件
  • 以安装光盘引导进入急救模式
  • 备份文件中恢复

步骤:

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

模拟破坏MBR引导扇区

dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1

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

4. 修复GRUB引导故障

故障原因

  • MBR中的GRUB(主引导程序1-446字节)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

/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.手动输入引导命令

/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    #输入内核相关信息
grub> initrd16 /initramfs-3.10.0-693.el7.x86_64.img              #镜像系统文件
grub> boot                                                                              #引导boot

2.进入急救模式,恢复GRUB引导程序

备份GRUB

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447-510字节中
mkdir /backup
mount /dev/sdb1 /backup
dd if=/dev/sda of=/backup/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,重启操作系统

sh-4.2# mkdir /backup
sh-4.2# mount /dev/sdb1 /backup
sh-4.2# dd if=/backup/grub.bak of=/dev/sda
sh-4.2# exit

3.引导界面进入急救模式,重建GRUB菜单配置文件

删除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(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

5. 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
  • 若没有其他可以账号,将无法登录系统

解决思路

  • 进入急救模式,重设密码

进入急救模式,加载光盘镜像,切换系统根环境

sh-4.2# chroot /mnt/sysimage

重设root用户密码

bash-4.2# passwd root

6. 系统服务控制

systemctl 控制类型 服务名称

控制类型

start:启动
stop:停止
restart:重新启动
reload:重新加载(在线重载,不断服务
status:查看服务状态

7. Linux系统运行级别

查看运行级别

runlevel命令
systemctl工具
systemctl get-default             #查看系统默认的运行级别
runlevel #只能查看切换运行级别当前运行级别
systemctl   #能查看默认的运行级别

临时切换运行级别(对照表2)

init命令                                #init的命令参数是运行级别所对应的数字
systemctl工具                     #systemctl的命令参数是具体的target

设置永久运行级别

创建软连接方法

ln -sf /lib/ systemd/ system/multi-user.target /etc/ systemd/ system/default.target

直接修改

systemctl set-default multi-user.target

8. 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

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

设置系统服务的启动状态

systemctl enabled 服务名称                     (开启开机自启动)
systemctl disable 服务名称                      (关闭开机自启动)

systemctl is-enabled 服务名称                    #查看系统服务的启动状态

chkconfig –add 服务名称                            #加入服务
chkconfig –list 服务名称                              #查看当前服务运行级别
chkconfig –level 级别列表 服务名称 on/off     #打开/关闭服务级别

 

拓展

hostnamectl set-hostname新名称)       #永久修改主机名
hostnamectl status                                      #查看主机名的状态
localectl set-locale LANG=zh_CN.utf8       #设置系统语言为中文(utf8-万国字符)
localectl [status]                                          #查看当前系统使用的语言
systemd-analyze                                        # 查看系统启动耗时

 

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