Linux--引导过程与服务控制

Linux操作系统引导过程

Linux操作系统的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。

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。.

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)。

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。

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。在CentOS系统中，默认的内核文件位于/bootvmlinuz-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 进程负责完成一系列的系统初始化过程，最后等待用户进行登录。

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

Linux操作系统中的进程使用数字进行标记，每个进程的身份标记号称为PID。在引导Linux操作系统的过程中，*/sbin/init 是内核第一-个加载的程序，因此init 进程对应的PID号总是为1。

init进程运行以后将陆续执行系统中的其他程序，不断生成新的进程，这些进程称为init进程的子进程。反过来说，init 进程是这些进程的父进程。当然，这些子进程也可以进一步生成各自的子进程，依次不断繁衍下去，最终构成-棵枝繁叶茂的进程树，共同为用户提供服务。

从以上描述可以看出，init进程正是维持整个Linux操作系统运行的所有进程的“始祖”，因此init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init进程发送正确的执行参数，由init 自身来完成相关操作。

语法格式：init [选项]

常用选项：

0	关机
1	单用户
2	多用户
3	字符界面
5	图形界面
6	重启

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

Systemd是Linux操作系统的一种init 软件，CentOS 7系统中采用了全新的Systemd启动方式，取代了传统的SysVinit。 Systemd 启动方式使系统初始化时诸多服务并行启动，大大提高了开机效率。CentOS 7系统中“/sbin/init"是“/lib/systemd/systemd"的链接文件。换言之，CentOS 7系统中运行的第-一个init 进程是/lib/systemd/systemd"。systemd 守护进程负责Linux 的系统和服务，systemctl 用于控制Systemd管理的系统和服务状态。
Systemd将其管理的资源组织成各种类型的单元(Unit)，图表中列出了Systemd 使用的各种单元类型。

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-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

[root@localhost ~]# systemctl -t help		#查询systemd支持的单元类型
Available unit types:
service
socket
busname
target
...此处省略部分内容

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

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

修复MBR扇区实验

MBR位于物理硬盘的第-一个扇区(512字节)，该扇区又称为主引导扇区(MBR扇区),除了包含系统引导程序的部分数据外，还包含整个硬盘的分区表记录。当主引导扇区发生故障时，将可能无法进入引导菜单，或者因无法找到正确的分区位置而无法加载系统，通过该硬盘引导主机时很可能进入黑屏状态。
下面将通过示例介绍对MBR扇区进行备份、模拟破坏、修复的过程。

由于MBR扇区中包含了整个硬盘的分区表记录，因此该扇区的备份文件必须存放到其他的存储设备中，否则在恢复时将无法读取到备份文件。例如，执行以下操作可以将第一块 .硬盘(sda)的MBR扇区备份到第二块硬盘的sdb1 分区中(挂载到/backup目录)。

实验环境

VMware开虚拟机，并为其添加一块硬盘（备份数据用的）

恢复步骤

1.MBR扇区数据备份到新硬盘
2.模拟故障
3.加载系统镜像文件中的急救模式
4.将备份数据做恢复处理

修复过程实验

将新添加的硬盘分区--格式化--挂载
fdisk -l 				##看是否有sdb
mkfs -t ext4 /dev/sdb   ###格式化sdb
挂载mount /dev/sdb /opt
1、备份MBR扇区数据
dd if=/dev/sda of=/opt/mbr.bak bs=512 count=1
2、模拟MBR扇区故障
dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1
init 0   #关机 

回车进入sh-4.2#
mount /dev/sdb /mnt 					 ## 将备份sdb备份的文件挂到mnt下
dd if=/mnt/mbr.bak of=/dev/sda count=1 bs=512
重启  进入系统测试是否正常。

模拟grub修复

cd /boot/grub2    				#进入grub2
mv grub.cfg grub.cfg.bak     	#修改grub2.cfg 模拟故障
init 6 							#重启

修复步骤

光盘引导，进入急救模式
加载镜像系统命令
chroot /mnt/sysimage/
grub2-install /dev/sda   #使用 grub2-install 命令修复grub
cd /boot/grub2/
ls                       #查看是否修复
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg  #修复grub.cfg配置文件
cd /boot/grub2/
ls						 #查看是否修复

在光盘引导界面选择troubleshooting：

进入troubleshooting菜单 选择Rescue a centos system

grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
重启
exit 
reboot		###主要改启动项，否认还是进光盘模式

遗忘root用户密码的解决办法

遗忘root用户的密码
无法进行需要root权限的管理操作
若没有其他可用账号，将无法登录系统

修复过程实验

进入急救模式，重设密码

修复总结

选择急救模式，进入救援centos系统的方式都是一样的

加载镜像系统命令
chroot /mnt/sysimage

使用 grub2-install 命令修复grub
grub2-install /dev/sda

修复grub.cfg配置文件
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

系统服务控制

systemd不是一个单独的命令，而是一个集合体
systemctl 是管理系统的主要命令
hostnamectl 是用于查看与修改当前主机信息的命令

systemctl命令可以控制系统服务，此命令涵盖了之前版本操作系统的service命令和chkconfig 命令两者的功能

使用systemctl命令，可以省略服务单元名称的标识.service，即：不输入后缀标识，systemctl命令默认将后缀标识当做.service来处理

控制类型

systemctl  控制类型  服务名称
start   (启动):运行指定的系统服务程序，实现服务功能。
stop    (停止):终止指定的系统服务程序，关闭相应的功能。
restart (重启):先退出，再重新运行指定的系统服务程序。
reload  (重载):不退出服务程序，只是刷新配置。在某些服务中与restart的操作相同。
status  (查看状态):查看指定的系统服务的运行状态及相关信息。

例如：
[root@localhost ~]# systemctl start httpd		#启动httpd服务
[root@localhost ~]# systemctl stop httpd		#停止httpd服务
[root@localhost ~]# systemctl restart httpd		#重新启动httpd服务
[root@localhost ~]# systemctl reload httpd		#重新加载httpd服务配置文件
生产环境中建议使用reload命令来重新加载服务

Linux系统的运行级别

查看运行级别

runlevel 命令
runlevel 只能查看切换运行级别与当前运行级别

例如
[root@localhost ~]# runlevel 
N 5
#N是上一次运行的级别，5是这一次运行的级别。因为是开机后就查看所以上一次的运行级别显示为N（no）
#若从init 5 切换到 init 3 ，在init3中输入runlevel命令，则会显示 5 3

优化启动过程（开机自启）

系统服务的管理工具

• ntsysv 工具
  • 提供一个交互式，可视化窗口（伪图形化界面）
  • 可以在字符终端运行
  • 便于集中管理多个服务
• systemctl 工具
  • 不提供交互式，可视化窗口
  • 管理单个服务效率更高

ntsysv工具

[root@localhost ~]# ntsysv		#进入ntsysv伪图形化界面
* 符号代表开机自启
空格  代表开启不自启
Tab键 切换到选项（确定，取消）
空格键可以输入 * 或者取消 *

systemctl 工具

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。

[root@localhost ~]# systemctl is-enabled httpd                  
disabled
[root@localhost ~]# systemctl enable httpd
Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/httpd.service to /usr/lib/systemd/system/httpd.service.
[root@localhost ~]# systemctl is-enabled httpd
enabled
[root@localhost ~]# systemctl disabled httpd
Unknown operation 'disabled'.
[root@localhost ~]# systemctl disable httpd
Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/httpd.service.
[root@localhost ~]# systemctl is-enabled httpd
disabled