引导过程与服务器控制

一、引导过程

 1.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（Central Processing Unit， 中央处理器）、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

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.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（Master Boot Record， 

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（如 GRUB）
总结：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序

3.GRUB菜单

对于Linux操作系统来说，GRUB（GRand Unified Bootloader，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。需要注意的是，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 

4.加载内核

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。在 CentOS 系统中，默认的内核文件位于“/boot/vmlinuz-3.10.0-514.el7.x86_64”
总结：把内核和镜像文件系统加载到内存中

5.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进程负责完成一系列的系统初始化过程，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

6.简述

开机自检：检测出第一个能够引导系统的设备
MBR引导：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序
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和路径位置
加载Linux内核：把内核和镜像文件系统加载到内存中
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

二、系统初始化进程

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
init进程的PID(进程标记)号永远为1

1.1.Centos 6 引导过程（init进程） 

1. 加载BIOS的硬件信息，获取第一个启动设备

2. 读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息

3. 加载核心操作系统的核心信息，核心开始解压缩，并尝试驱动所有的硬件设备

4. 核心执行init程序，并获取默认的运行信息

5. init程序执行/etc/rc.d/rc.sysinit文件，重新挂载根文件系统

6. 启动核心的外挂模块

7. init执行运行的各个批处理文件(scripts)

8. init执行/etc/rc.d/rc.local

9. 执行/bin/login程序，等待用户登录

10. 登录之后开始以Shell控制主机

2.Systemd

Systemd是Linux操作系统的一种init软件
Centos7中采用全新的Systemd启动方式，取代传统的SysVinit
CentOS7中运行的第一个init进程是/lib/systemd/systemd

2.1.Centos 7 引导过程（systemd进程） 

1.UEFi 或 BIOS 初始化，运行 POST 开机自检
2.选择启动设备
3.引导装载程序, centos7 是 grub2
4.加载装载程序的配置文件：/etc/grub.d/（根据此目录下文件设置 grub.cfg）
   /etc/default/grub（根据此文件设置 grub.cfg） /boot/grub2/grub.cfg
5.加载内核选项
6.加载 initramfs 初始化伪文件系统
（虚拟文件系统，/boot/initramfs 能通过 boot loader 加载到内存中。用于提供启动过程中的     重要内核模块。）
7.内核初始化，centos7 使用 systemd 代替 init
8.执行 initrd.target 所有单元，包括挂载/etc/fstab
9.从 initramfs 根文件系统切换到磁盘根目录
10.systemd 执行默认 target 配置，配置文件/etc/systemd/system/default.target
11.systemd 执行 sysinit.target 初始化系统及 basic.target 准备操作系统
12.systemd 启动 multi-user.target 下的本机与服务器服务  init 3
13.systemd 执行 multi-user.target 下的/etc/rc.d/rc.local
14.systemd 执行 multi-user.target 下的 getty.target 及登录服务
15.systemd 执行 graphical 需要的服务   init 5

2.2.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
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（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

2.3.运行级别对应的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	用户自定义/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	用户自定义/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

三、模拟故障及修复

1. 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：
       应提前作好备份文件
       以安装光盘引导进入急救模式
       从备份文件中恢复

MBR位于第一块硬盘( /dev/sda) 的第一个物理扇区处，总共512字节

mkfs.xfs /dev/sdb1   格式化

mount /dev/sdb1 /backup      挂载

dd if=/dev/sda  of=/backup/sda.bak bs=512 count=1  将sda中的文件备份到backup下的sda.bak

模拟故障

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

init 6   重启

选择  Troubleshooting  

进入  Rescue a centos system    ##急救模式

写入1进入”安全模式“   回车

 

创建一个用来挂载目录

mkdir  /tempdir  

将之前备份的盘挂载到sda.bak上

mount /dev/sdb1 /tempdir

将备份的完整的MBR引导数据覆盖到sda

dd if=/tempdir/sda.bak of=/dev/sda

退出安全模式，系统将会重启

exit

2.修复DRUB引导故障

故障原因：
       MBR中的GRUB引导程序遭到破坏
       grub.conft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

模拟故障1

dd if=/dev/sda of=/bak/grub.bak bs=446 count=1

 

创建一个用来挂载目录

mkdir  /backupdir  

将之前备份的盘挂载到grub.bak上

mount /dev/sdb1 /backupdir

将备份的完整的MBR引导数据覆盖到sda

dd if=/backupdir/grub.bak of=/dev/sda

退出安全模式，系统将会重启

exit

模拟故障2

rm -rf /boot/grub2/grub.cfg

exit   退出
进入急救模式，加载光盘镜像，切换到系统根环境
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
grub2-install /dev/sda
重新构建GRUB菜单的配置文件
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
退出chroot环境，并重启
exit
reboot

3.遗忘root用户密码

故障原因：
       遗忘root用户的密码
故障现象：
       无法进行需要root权限的管理操作
       若没有其他可用帐号，将无法登录系统
解决思路：
       进入急救模式，重设密码

第一种：进入急救模式修改密码 

 第二种：进入单用户模式修改root密码为例
重启开机按esc，第一行按e在启动GRUB菜单中选择编辑选项，按键 "e" 进入编辑;
编辑修改：大约在第16行找到 "ro" 将 "ro" 修改为 " rw init=/sysroot/bin/bash "；
按Ctrl+X重启，输入命令进入系统
sh-4.2#chroot /sysroot
字符集修改
###修改前可修改字符集：
sh-4.2#LANG=en_US.UTF-8
###重置root密码
sh-4.2# passwd root
#退出chroot环境，并重启
bash-4.2# exit
sh-4.2# init 6

四、系统服务控制

systemctl  控制类型  服务名称

控制类型	功能
start	启动
stop	停止
restart	重新启动
reload	重新加载
status	查看服务状态

五、Linux系统的运行级别

查看运行级别
       runlevel命令
       systemctl工具
口临时切换运行级别
       init命令
       osystemctl工具

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

显示结果中的两个字符分别表示切换前的目标、当前的目标。若之前尚未切换过运行级别，则第 1 列将显示“N”
[root@localhost ~]# runlevel 
3 5

查看系统默认的运行级别
systemctl get -default     #查看当前模式

设置永久运行级别
1n -sf /lib/systemd/system/multi-user.target /etc/systemd/system/default.target
或
systemctl set -default multi-user.target

切换为字符模式
systemctl isolate multi-user.target  或 init 3
systemctl isolate graphical.target   或 init 5

扩展
永久修改主机名
hostnamectl set-hostname newname
查看主机名的状态
hostnamectl status
设置系统语言为中文
localectl set-locale LANG=zh_CN.UTF-8
查看当前系统使用的语言
localectl [status ]

六、优化启动过程

使用systemctl工具与ntsysv的功能类似，但是systemctl不提供交互式的操作界面，它用于查询或设置系统服务的默认启动状态。当需要设置某一个服务在当前运行目标中的默认启动状态时，使用systemctl工具会更有效率。使用systemctl工具控制服务开机启停的命令格式如下：

systemctl 控制选项 服务名称 常用的选项有三种： 

 -enable：开机自动启动
 -disable：开机自动关闭
 -is-enable：查看开机启动状态

systemctl list-units --type=service       查看所有已经激活的系统服务 

systemctl list-unit-files |grep enabled  查看所有开机自启动的服务器

 七、扩展

chkconfig --list [服务名称]     ##查看服务列表

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

--level x：x为运行级别。默认情况下，on和off开关只对运行级2，3，4，5有效，reset可以对所有运行级有效

on、off、reset：用于改变service的启动信息。 on表示开启，off表示关闭，reset表示重置