Linux操作系统引导过程及排障
作者：互联网
一、Linux操作系统引导过程
1、引导过程图解
2、引导过程详解
2.1 开机自检：检测出第一个能够引导系统的设备，比如硬盘或者光驱
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
总结：检测出第一个能够引导系统的设备，比如硬盘或光驱
2.2 MBR 引导：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序。
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。例如：GRUB等
总结：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序
2.3 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。
（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
2.4 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，复制资源分配与调度，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：把内核和镜像文件加载到内存中
2.5 init 进程初始化：加载硬件驱动程序，内核把init进程加载到内存中运行。
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
3、系统初始化进程
3.1 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（进程号）号永远为1.
3.2 Systemd
Systemd是Linux操作系统的一种init软件；（centos7的第一个进程是systemd,centos6以及之前的第一个进程是init）
CentOS 7中采用权限的Systemd（并行启动服务进程）启动方式，取代传统的SysVinit(串行执行shell脚本启动服务)；
CentOS 7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
4 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 |
| utomount | .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(用于实现类似cron的调度任务) |
| 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 |
补充知识：
套接字（socket）：实现网络编程进行数据传输的一种技术手段
传输层真正连接的是套接字，通过套接字将数据发送给特定的进程
传输层如何标识套接字
通过ip地址+端口号标识套接字，套接字绑定了主机端口号
ip地址对应相应主机
进程监控相应端口
注意：一台主机上一个端口号只能对应一个进程，一个进程可以监控多个端口
套接字=ip地址+端口号
ip地址及端口号会封装到传输层的数据（报文）中
5 运行级别所对应的Systemd 目标
| 运行级别 | Systemd的target | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | targe | 关机状态，使用该级别时将会关闭主机 |
| 1 | rescue.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 |
| 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 | 图形界面的多用户模式，提供了图形桌面操作环境 |
| 6 | reboot.target | 重新启动，使用该级别时将会重启主机 |
二、修复MBR扇区故障
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、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
2、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
3、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；
- 以安装光盘引导进入急救模式；
- 从备份文件中恢复。
4、修复MBR扇区的具体步骤（附具体操作及命令）
4.1 备份MBR扇区数据到其它磁盘( /dev/sdb1)
mkdir /test1
mount /dev/sdb /test1
dd if=/dev/sda of=/test1/mdr.mak bs=512 count=1
4.2 模拟破坏MBR引导扇区
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1
4.3 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 /test1
sh-4.2# mount /dev/sdb1 /test1
#挂载带有备份文件的分区
sh-4.2# dd if=/test1/mbr.mak 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
5、实例操作
5.1 添加1块硬盘sdb
5.2 对硬盘进行格式化，并挂载
5.3 备份MBR扇区数据到其他磁盘，并模拟破坏MBR扇区，覆盖所在磁盘，最后重启
5.4 引导界面进入急救模式，恢复MBR扇区数据
5.5 进入shell界面之后，将/dev/sdb挂载，将备份的MBR数据恢复到/dev/sda中，再重启
三、修复GRUB引导故障
1、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
2、故障现象
系统引导停滞，显示grub >提示符
3、解决思路
- 尝试手动输入引导命令修复（不推荐）
- 进入急救模式，重写或者从备份中恢复grub.cfg
- 急救模式向MBR扇区中重建grub程序
4、修复GRUB引导故障的具体步骤（附具体操作和命令）
4.1 手动修复
在页面中的grub >后面输入下列引导命令即可（在输入中不可复制，内核信息要在故障之前保存下来输入才可，此种方法耗费时间，笨拙，不建议）
grub> insmod xfs
grub> linux16 /vmlinuz-0-rescue-73d7ede256a74b0e975e69f22d862090 root=UUID=d069b243-6623-4983-8d61-3ec6956a4f2b ro rhgb quiet
grub> initrd16 /initramfs-0-rescue-73d7ede256a74b0e975e69f22d862090.img
grub> boot
4.2 进入急救模式，重写或者从备份中恢复grub.conf(此方法跟修复MBR扇区的方法相同，唯一的区别是bs=446,具体做法请参照上文中修复MBR的具体操作步骤，这里就不再赘述了)
创建新目录用以挂载备份磁盘，备份GRUB引导程序
mkdir /data
mount /dev/sdb /data/
dd if=/dev/sda of=/data/grup.bak bs=446 count=1
模拟对MBR中的GRUB引导程序的破坏，但不破坏分区表
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 /data
sh-4.2# mount /dev/sdb1 /data/
sh-4.2# dd if=/data/grup.bak of=/dev/sda bs=446 count=1
sh-4.2# exit
4.3 向MBR扇区中重建grub程序
4.3.1 重建grub程序的具体操作步骤
rm -rf /boot/grub2/grub.cfg #删除配置文件，模拟GRUB故障
chroot /mnt/sysimage #进入急救模式，切换根环境
grub2-install /dev/sda #重新将GRUB引导程序安装到第一块硬盘（dev/sda）的MBR扇区
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg #重新构建GRUB菜单的配置文件
exit
4.3.2 实例操作
4.3.2.1 删除GRUB配置文件，模拟GRUB引导故障
4.3.2.2 进入急救模式
在开机加载过程中按esc键可进入
4.3.2.3 重新将GRUB引导程序安装到第一块磁盘/dev/sda的MBR扇区，然后重新构建GRUB菜单的配置文件；
四、遗忘root用户密码
1、故障原因
• 遗忘root用户密码
2、 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
3、解决思路
• 进入急救模式，重设密码
4、具体操作步骤（附带命令）
chroot /mnt/Sysimage #进入急救模式，加载光盘镜像，切换系统根环境
passwd root #重设root用户密码
5、实例操作
5.1 进入急救模式（方法同上，在此不赘述）
5.2 切换根环境，并重设密码
标签：引导,操作系统,GRUB,排障,grub,扇区,dev,Linux,MBR 来源： https://www.cnblogs.com/xkqwy/p/15942733.html