Linux高级篇--Linux启动与内核管理

本章概要

  • CentOS 5和6的启动流程
  • 服务管理
  • Grub管理
  • 自制Linux
  • 启动排错
  • 编译安装内核
  • CentOS7启动流程
  • Unit介绍
  • 服务管理和查看
  • 启动排错
  • 破解口令
  • 修复grub2

1、CentOS 5和6的启动流程

Linux组成

  • Linux: kernel+rootfs
      kernel: 进程管理、内存管理、网络管理、驱动程序、文件系统、安全功能
      rootfs:程序和glibc
      库:函数集合, function, 调用接口(头文件负责描述)
        过程调用:procedure,无返回值
        函数调用:function
      程序:二进制执行文件
  • 内核设计流派:
      单内核(monolithic kernel):Linux
        把所有功能集成于同一个程序
      微内核(micro kernel):Windows, Solaris
        每种功能使用一个单独子系统实现

内核

  • Linux内核特点:
      支持模块化:.ko(内核对象)
        如:文件系统,硬件驱动,网络协议等
      支持内核模块的动态装载和卸载
  • 组成部分:
    核心文件:/boot/vmlinuz-VERSION-release
      ramdisk:辅助的伪根系统
      CentOS 5: /boot/initrd-VERSION-release.img
      CentOS 6,7: /boot/initramfs-VERSION-release.img
    模块文件:/lib/modules/VERSION-release

centos6启动流程
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
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

启动流程步骤详解

  • POST:Power-On-Self-Test,加电自检,是BIOS功能的一个主要部分。负责完成对CPU、主板、内存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘等硬件情况的检测
      ROM:BIOS,Basic Input and Output System,保存着有关计算机系统最重要的基本输入输出程序,系统信息设置、开机加电自检程序和系统启动自举程序等
      RAM:CMOS互补金属氧化物半导体,保存各项参数的设定
      按次序查找引导设备,第一个有引导程序的设备为本次启动设备
  • bootloader: 引导加载器,引导程序
      windows: ntloader,仅是启动OS
      Linux:功能丰富,提供菜单,允许用户选择要启动系统或不同的内核版本;把用户选定的内核装载到内存中的特定空间中,解压、展开,并把系统控制权移交给内核
        LILO:LInux LOader
        GRUB: GRand Unified Bootloader
          GRUB 0.X: GRUB Legacy,GRUB2
  • MBR:
      446: bootloader, 64: 分区表, 2: 55AA
  • GRUB:
      primary boot loader : 1st stage,1.5 stage
      secondary boot loader :2nd stage,分区文件
  • kernel:
    自身初始化:
      探测可识别到的所有硬件设备
      加载硬件驱动程序(借助于ramdisk加载驱动)
      以只读方式挂载根文件系统
      运行用户空间的第一个应用程序:/sbin/init
  • ramdisk:
  • 内核中的特性之一:使用缓冲和缓存来加速对磁盘上的文件访问,并加载相应的硬件驱动
      ramdisk --> ramfs 提高速度
      CentOS 5: initrd
        工具程序:mkinitrd
      CentOS 6,7: initramfs
        工具程序:mkinitrd, dracut
  • 系统初始化:
      POST --> BootSequence (BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) --> init(systemd)

rmdisk管理

  • ramdisk文件的制作:
    (1) mkinitrd命令
      为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件
      mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img ( u n a m e − r ) ( 2 ) d r a c u t 命 令     为 当 前 正 在 使 用 的 内 核 重 新 制 作 r a m d i s k 文 件     d r a c u t / b o o t / i n i t r a m f s − (uname -r) (2) dracut命令   为当前正在使用的内核重新制作ramdisk文件   dracut /boot/initramfs- (unamer)(2)dracut使ramdiskdracut/boot/initramfs(uname -r).img $(uname -r)

系统启动流程

  • init程序的类型:
  • SysV: init, CentOS 5之前
      配置文件:/etc/inittab
  • Upstart: init,CentOS 6
      配置文件:/etc/inittab, /etc/init/*.conf
  • Systemd:systemd, CentOS 7
      配置文件:/usr/lib/systemd/system
        /etc/systemd/system

启动流程运行级别详解

  • /sbin/init CentOS6之前
  • 运行级别:为系统运行或维护等目的而设定;0-6:7个级别
      0:关机
      1:单用户模式(root自动登录), single, 维护模式
      2: 多用户模式,启动网络功能,但不会启动NFS;维护模式
      3:多用户模式,正常模式;文本界面
      4:预留级别;可同3级别
      5:多用户模式,正常模式;图形界面
      6:重启
  • 默认级别:3, 5
  • 切换级别:init #
  • 查看级别:runlevel ; who -r

init初始化详解

  • init读取其初始化文件:/etc/inittab
    初始运行级别(RUN LEVEL)
    系统初始化脚本
    对应运行级别的脚本目录
    捕获某个关键字顺序
    定义UPS电源终端/恢复脚本
    在虚拟控制台生成getty
    在运行级别5初始化X

CentOS 5的inittab文件

  • 配置文件:/etc/inittab
  • 每一行格式: id:runlevel:action:process
      id:是惟一标识该项的字符序列
      runlevels: 定义了操作所使用的运行级别
      action: 指定了要执行的特定操作
        wait: 切换至此级别运行一次
        respawn:此process终止,就重新启动之
        initdefault:设定默认运行级别;process省略
        sysinit:设定系统初始化方式
      process:定义了要执行的进程

示例:

id:3:initdefault:
si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0
l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1...
l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6
ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

CentOS 6 /etc/inittab和相关文件

  • /etc/inittab
      设置系统默认的运行级别
      id:3:initdefault:
    示例:
      破解CentOS5和6的root口令
  • /etc/init/control-alt-delete.conf
  • /etc/init/tty.conf
  • /etc/init/start-ttys.conf
  • /etc/init/rc.conf
  • /etc/init/prefdm.conf

启动流程

  • /etc/rc.d/rc.sysinit: 系统初始化脚本
    (1) 设置主机名
    (2) 设置欢迎信息
    (3) 激活udev和selinux
    (4) 挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统
    (5) 检测根文件系统,并以读写方式重新挂载根文件系统
    (6) 设置系统时钟
    (7) 激活swap设备
    (8) 根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数
    (9) 激活lvm及software raid设备
    (10) 加载额外设备的驱动程序
    (11) 清理操作
  • 说明:rc N --> 意味着读取/etc/rc.d/rcN.d/
      K*: K##*:##运行次序;数字越小,越先运行;数字越小的服务,通常为依赖到别的服务
      S*: S##*:##运行次序;数字越小,越先运行;数字越小的服务,通常为被依赖到的服务
      for srv in /etc/rc.d/rcN.d/K*; do
         s r v s t o p     d o n e     f o r s r v i n / e t c / r c . d / r c N . d / S ∗ ; d o         srv stop   done   for srv in /etc/rc.d/rcN.d/S*; do      srvstopdoneforsrvin/etc/rc.d/rcN.d/S;dosrv start
      done

2、服务管理

chkconfig命令

  • ntsysv命令
  • chkconfig命令
  • 查看服务在所有级别的启动或关闭设定情形:
      chkconfig [–list] [name]
  • 添加:
      SysV的服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d (/etc/init.d)
      chkconfig --add name
        #!/bin/bash
        #LLLL 表示初始在哪个级别下启动,-表示都不启动
        # chkconfig: LLLL nn nn
  • 删除:
      chkconfig --del name
  • 修改指定的链接类型
      chkconfig [–level levels] name
        --level LLLL: 指定要设置的级别;省略时表示2345

xinetd管理的服务

  • service 命令:手动管理服务
      service 服务 start|stop|restart
      service --status-all
  • 瞬态(Transient)服务被xinetd进程所管理
    进入的请求首先被xinetd代理
    配置文件:/etc/xinetd.conf、/etc/xinetd.d/
    与libwrap.so文件链接
    用chkconfig控制的服务:
    示例:chkconfig tftp on

启动流程

  • 注意:正常级别下,最后启动一个服务S99local没有链接至/etc/rc.d/init.d一个服务脚本,而是指向了/etc/rc.d/rc.local脚本
  • 不便或不需写为服务脚本放置于/etc/rc.d/init.d/目录,且又想开机时自动运行的命令,可直接放置于/etc/rc.d/rc.local文件中
    /etc/rc.d/rc.local在指定运行级别脚本后运行
    可以根据情况,进行自定义修改
  • 1:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty1
  • 2:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty2
  • 6:2345:respawn:/usr/sbin/mingetty tty6
      mingetty会自动调用login程序
  • x:5:respawn:/etc/X11/prefdm -nodaemon

启动过程

  • 总结:/sbin/init --> (/etc/inittab) --> 设置默认运行级别 --> 运行系统初始脚本、完成系统初始化 --> (关闭对应下需要关闭的服务)启动需要启动服务 --> 设置登录终端
  • CentOS 6 init程序为: upstart, 其配置文件:
      /etc/inittab, /etc/init/*.conf,配置文件的语法 遵循 upstart配置文件语法格式,和CentOS5不同

3、Grub管理

grub legacy

  • CentOS 6启动流程:
      POST --> Boot Sequence(BIOS) --> Boot Loader --> Kernel(ramdisk) --> rootfs --> switchroot --> /sbin/init -->(/etc/inittab, /etc/init/*.conf) --> 设定默认运行级别 --> 系统初始化脚本rc.sysinit --> 关闭或启动对应级别的服务 --> 启动终端
  • grub: GRand Unified Bootloader
      grub 0.97: grub legacy
      grub 2.x: grub2
      grub legacy:
        stage1: mbr
        stage1_5: mbr之后的扇区,让stage1中的bootloader能识别stage2所在的分区上的文件系统
        stage2:磁盘分区(/boot/grub/)

grub安装

  • 安装grub:
      (1) grub-install
      安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上,并复制GRUB相关文件到 DIR/boot目录下
      grub-install --root-directory=DIR /dev/DISK
      (2) grub
      grub> root (hd#,#)
      grub> setup (hd#)

grub legacy

  • 配置文件:/boot/grub/grub.conf <-- /etc/grub.conf
  • stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区
  • 功用:
    (1) 提供启动菜单、并提供交互式接口
      a:内核参数
      e: 编辑模式,用于编辑菜单
      c: 命令模式,交互式接口
    (2) 加载用户选择的内核或操作系统
      允许传递参数给内核
      可隐藏启动菜单
    (3) 为菜单提供了保护机制
      为编辑启动菜单进行认证
      为启用内核或操作系统进行认证
  • grub的命令行接口
      help: 获取帮助列表
      help KEYWORD: 详细帮助信息
      find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE:
      root (hd#,#)
      kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE: 设定本次启动时用到的内核文件;额外还可添加许多内核支持使用的cmdline参数
      例如:max_loop=100 selinux=0 init=/path/to/init
      initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 设定为选定的内核提供额外文件的ramdisk
      boot: 引导启动选定的内核
  • cat /proc/cmdline 内核参数
  • 内核参数文档:/usr/share/doc/kernel-doc-2.6.32/Documentation/kernel-parameters.txt
  • 识别硬盘设备
      (hd#,#)
      hd#: 磁盘编号,用数字表示;从0开始编号
      #: 分区编号,用数字表示; 从0开始编号
      (hd0,0) 第一块硬盘,第一个分区
  • 手动在grub命令行接口启动系统
      grub> root (hd#,#)
      grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE
      grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img
      grub> boot

grub legacy配置文件

  • 配置文件:/boot/grub/grub.conf
default=#: 设定默认启动的菜单项;落单项(title)编号从0开始
timeout=#:指定菜单项等待选项选择的时长
splashimage=(hd#,#)/PATH/XPM_FILE:菜单背景图片文件路径
password [--md5] STRING: 启动菜单编辑认证
hiddenmenu:隐藏菜单
title TITLE:定义菜单项“标题”, 可出现多次
root (hd#,#):查找stage2及kernel文件所在设备分区;为grub的根
kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS]:启动的内核
initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 内核匹配的ramfs文件
password [--md5|--encrypted ] STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证

grub加密

  • 生成grub口令
      grub-md5-crypt
      grub-crypt
  • 破解root口令:
      启动系统时,设置其运行级别1
  • 进入单用户模式:
      (1) 编辑grub菜单(选定要编辑的title,而后使用a 或 e 命令)
      (2) 在选定的kernel后附加
        1, s, S,single 都可以
      (3) 在kernel所在行,键入“b”命令

4、自制linux系统

自制linux系统

  • 分区并创建文件系统
      fdisk /dev/sdb
      分两个必要的分区
      /dev/sdb1对应/boot /dev/sdb2对应根 /
      mkfs.ext4 /dev/sdb1
      mkfs.ext4 /dev/sdb2
  • 挂载boot
      mkdir /mnt/boot 子目录必须为boot
      mount /dev/sdb1 /mnt/boot
  • 安装grub
      grub-install --root-directory=/mnt /dev/sdb
  • 恢复内核和initramfs文件
    cp /boot/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 /mnt/boot/
    cp /boot/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img /mnt/boot
  • 建立grub.conf
vim /mnt/boot/grub.conf
title wanglinux
root (hd0,0)
kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash
initrd /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img
  • chroot /mnt/sysroot
  • 创建一级目录
mkdir /mnt/sysroot
mount /dev/sdb2 /mnt/sysroot
mkdir –pv /mnt/sysroot/{etc,lib,lib64,bin,sbin,tmp,var,usr,sys,proc,opt,home,root,boot,dev,mnt,media}
  • 复制bash和相关库文件
  • 复制相关命令及相关库文件
    如:ifconfig,insmod,ping,mount,ls,cat,df,lsblk,blkid等

5、启动排错

救援环境

  • 在根文件系统无法使用时需要,如/bin/mount删除
  • 对系统没有特殊要求
  • 从光盘引导(boot.iso或者安装光盘#1)
  • 从USB盘(可由boot.iso制作)引导
  • 文件系统重组
    Anaconda将会询问是否应该挂载文件系统
    /mnt/sysimage/*
    /mnt/stage2
    $PATH包括硬盘的目录
  • 文件系统节点
    提供系统特定的设备文件
    mknod了解major/minor

系统配置文件丢失修复

  • 系统在引导期间,很重要的一个过程就是init进程读取其配置文件/etc/inittab,启动系统基本服务程序及默认运行级别的服务程序完成系统引导,如果/etc/inittab误删除或修改错误,Linux将无法正常启动。此时,只有通过救援模式才可以解决此类问题。
  • 有备份文件的恢复办法:
      进入救援模式,执行chroot命令后,如果有此文件的备份(强烈建议系统中的重要数据目录,如/etc、/boot等要进行备份),直接将备份文件拷贝回去,退出重启即可。如果是配置文件修改错误,如比较典型的/boot/grub/grub.conf及/etc/passwd的文件修改错误,也可以直接修正恢复。假设有备份文件/etc/inittab.bak,则在救援模式下执行:
chroot /mnt/sysimage
cp /etc/inittab.bak /etc/inittab
  • 没有备份文件的恢复办法
    如果一些配置文件丢失或软件误删除,且无备份,可以通过重新安装软件包来恢复,首先查找到/etc/inittab属于哪一个RPM包
chroot /mnt/sysimage
rpm -qf /etc/inittab 查询到此文件来自initscripts包
exit 退出chroot模式
mount /dev/sr0 /mnt/source 挂载存放RPM包的安装光盘
rpm -ivh --replacepkgs | force /mnt/source/Packages/initscripts-9.03.49-1.el6.centos.x86_64.rpm 

CentOS6系统的要修复的硬盘系统的根目录在/mnt/sysimage下,需要使用–root选项指定其位置。覆盖安装/etc/inittab文件所在的RPM包,使用选项“-replacepkgs 或-force 表示覆盖安装
如果想只提取RPM包中的/etc/inittab文件进行恢复,可以在进入救援模式后,执行命令:

rpm2cpio /mnt/source/Packages/initscripts-9.03.49-1.el6.centos.x86_64.rpm| cpio -idv ./etc/inittab
cp etc/inittab /mnt/sysimage/etc

注意此命令执行时不能将文件直接恢复至/etc目录,只能提取到当前目录下,且恢复的文件名称所在路径要写完整的路径。提取文件成功后,将其复制到根分区所在的/mnt/sysimage目录下相应位置即可

proc目录

  • /proc目录:
      内核把自己内部状态信息及统计信息,以及可配置参数通过proc伪文件系统加以输出
  • 参数:只读:输出信息
      可写:可接受用户指定“新值”来实现对内核某功能或特性的配置
  • /proc/sys
      (1) sysctl命令用于查看或设定此目录中诸多参数
        sysctl -w path.to.parameter=VALUE
        sysctl -w kernel.hostname=mail.magedu.com
      (2) echo命令通过重定向方式也可以修改大多数参数的值
        echo “VALUE” > /proc/sys/path/to/parameter
        echo “websrv” > /proc/sys/kernel/hostname

sysctl命令

  • sysctl命令:
      默认配置文件:/etc/sysctl.conf
      (1) 设置某参数
        sysctl -w parameter=VALUE
      (2) 通过读取配置文件设置参数
        sysctl -p [/path/to/conf_file]
      (3) 查看所有生效参数
        sysctl -a
  • 常用的几个参数:
      net.ipv4.ip_forward
      net.ipv4.icmp_echo_ignore_all
      vm.drop_caches

/sys目录

  • /sys目录:
      sysfs:为用户使用的伪文件系统,输出内核识别出的各硬件设备的相关属性信息,也有内核对硬件特性的设定信息;有些参数是可以修改的,用于调整硬件工作特性
      udev通过此路径下输出的信息动态为各设备创建所需要设备文件,udev是运行用户空间程序
      专用工具:udevadmin, hotplug
      udev为设备创建设备文件时,会读取其事先定义好的规则文件,一般在/etc/udev/rules.d及/usr/lib/udev/rules.d目录下

6、编译安装内核

内核编译

  • 单内核体系设计、但充分借鉴了微内核设计体系的优点,为内核引入模块化机制
  • 内核组成部分:
      kernel: 内核核心,一般为bzImage,通常在/boot目录下,名称为vmlinuz-VERSION-RELEASE
      kernel object: 内核对象,一般放置于/lib/modules/VERSION-RELEASE/
      [ ]: N
      [M]: M
      [*]: Y
      辅助文件:ramdisk
        initrd
        initramfs

内核版本

  • 运行中的内核:
      uname命令:
        uname - print system information
        uname [OPTION]…
          -n: 显示节点名称
          -r: 显示VERSION-RELEASE
          -a:显示所有信息

内核模块命令

  • lsmod命令:
      显示由核心已经装载的内核模块
      显示的内容来自于: /proc/modules文件
  • modinfo命令:
      显示模块的详细描述信息
      modinfo [ -k kernel ] [ modulename|filename… ]
        -n: 只显示模块文件路径
        -p: 显示模块参数
        -a: author
        -d: description
        -l: license
      lsmod |grep xfs;modinfo xfs

内核模块管理

  • modprobe命令:
      装载或卸载内核模块
  • modprobe [ -C config-file ] [ modulename ] [ module parame-ters… ]
  • 配置文件:/etc/modprobe.conf, /etc/modprobe.d/*.conf
  • modprobe [ -r ] modulename…
  • depmod命令:
      内核模块依赖关系文件及系统信息映射文件的生成工具
  • 装载或卸载内核模块:
  • insmod命令:指定模块文件,不自动解决依赖模块
      insmod [ filename ] [ module options… ]
      insmod `modinfo –n exportfslnsmod \modinfo –n xfs`
  • rmmod命令:卸载模块
      rmmod [ modulename ]
      rmmod xfs
      rmmod exportfs

编译内核

  • 前提:
    (1) 准备好开发环境
    (2) 获取目标主机上硬件设备的相关信息
    (3) 获取目标主机系统功能的相关信息
      例如:需要启用相应的文件系统
    (4) 获取内核源代码包
      www.kernel.org

开发环境准备

  • 包组(CentOS 6):
      Server Platform Development
      Development Tools
  • 目标主机硬件设备相关信息:
      CPU:
      cat /proc/cpuinfo
      x86info -a
      lscpu

硬件设备

  • PCI设备:
      lspci
        -v
        -vv
      lsusb
        -v
        -vv
      lsblk 块设备
  • 了解全部硬件设备信息
      hal-device:CentOS6

内核编译安装系统

  • 安装开发包组
  • 下载源码文件
  • .config:准备文本配置文件
  • make menuconfig:配置内核选项
  • make [-j #]
  • make modules_install:安装模块
  • make install :安装内核相关文件
      安装bzImage为/boot/vmlinuz-VERSION-RELEASE
      生成initramfs文件
      编辑grub的配置文件
    示例:
tar xf linux-3.10.67.tar.xz -C /usr/src
cd /usr/src
ln -sv linux-3.10.67 linux
cd /usr/src/linux
cp /boot/config-$(uname -r) ./.config
make help
make menuconfig
make -j 2
make modules_install
make install
reboot

编译内核

  • (1) 配置内核选项
    支持“更新”模式进行配置:make help
      (a) make config:基于命令行以遍历的方式配置内核中可配置的每个选项
      (b) make menuconfig:基于curses的文本窗口界面
      © make gconfig:基于GTK (GNOME)环境窗口界面
      (d) make xconfig:基于QT(KDE)环境的窗口界面
    支持“全新配置”模式进行配置
      (a) make defconfig:基于内核为目标平台提供的“默认”配置进行配置
      (b) make allyesconfig: 所有选项均回答为“yes“
      © make allnoconfig: 所有选项均回答为“no“
  • (2) 编译
    全编译:make [-j #]
    编译内核的一部分功能:
      (a) 只编译某子目录中的相关代码
        cd /usr/src/linux
        make dir/
      (b) 只编译一个特定的模块
        cd /usr/src/linux
        make dir/file.ko
        例如:只为e1000编译驱动:
      make drivers/net/ethernet/intel/e1000/e1000.ko
  • 如何交叉编译内核:
      编译的目标平台与当前平台不相同
      make ARCH=arch_name
  • 要获取特定目标平台的使用帮助
      make ARCH=arch_name help
      make ARCH=arm help
  • 在已经执行过编译操作的内核源码树做重新编译
  • 需要事先清理操作:
    make clean:清理大多数编译生成的文件,但会保留config文件等
    make mrproper: 清理所有编译生成的文件、config及某些备份文件
    make distclean:mrproper、patches以及编辑器备份文件
  • 卸载内核
    删除/lib/modules/目录下不需要的内核库文件
    删除/usr/src/linux/目录下不需要的内核源码
    删除/boot目录下启动的内核和内核映像文件
    更改grub的配置文件,删除不需要的内核启动列表

7、CentOS7启动流程

systemd

  • POST --> Boot Sequence --> Bootloader --> kernel + initramfs(initrd) --> rootfs --> /sbin/init
      init: 系统第一个进程
        CentOS 5: SysV init
        CentOS 6: Upstart
        CentOS 7: Systemd
  • Systemd:系统启动和服务器守护进程管理器,负责在系统启动或运行时,激活系统资源,服务器进程和其它进程
  • Systemd新特性:
      系统引导时实现服务并行启动
      按需启动守护进程
      自动化的服务依赖关系管理
      同时采用socket式与D-Bus总线式激活服务
      系统状态快照
  • 核心概念:unit
      unit表示不同类型的systemd对象,通过配置文件进行标识和配置;文件中主要包含了系统服务、监听socket、保存的系统快照以及其它与init相关的信息
  • 配置文件:
      /usr/lib/systemd/system:每个服务最主要的启动脚本设置,类似于之前的/etc/init.d/
      /run/systemd/system:系统执行过程中所产生的服务脚本,比上面目录优先运行
      /etc/systemd/system:管理员建立的执行脚本,类似于/etc/rc.d/rcN.d/Sxx类的功能,比上面目录优先运行

8、Unit介绍

Unit类型

  • Systemctl –t help 查看unit类型
  • Service unit: 文件扩展名为.service, 用于定义系统服务
  • Target unit: 文件扩展名为.target,用于模拟实现运行级别
  • Device unit: .device, 用于定义内核识别的设备
  • Mount unit: .mount, 定义文件系统挂载点
  • Socket unit: .socket, 用于标识进程间通信用的socket文件,也可在系统启动时,延迟启动服务,实现按需启动
  • Snapshot unit: .snapshot, 管理系统快照
  • Swap unit: .swap, 用于标识swap设备
  • Automount unit: .automount,文件系统的自动挂载点
  • Path unit: .path,用于定义文件系统中的一个文件或目录使用,常用于当文件系统变化时,延迟激活服务,如:spool 目录

特性

  • 关键特性:
      基于socket的激活机制:socket与服务程序分离
      基于d-bus的激活机制:
      基于device的激活机制:
      基于path的激活机制:
      系统快照:保存各unit的当前状态信息于持久存储设备中
      向后兼容sysv init脚本
  • 不兼容:
      systemctl命令固定不变,不可扩展
      非由systemd启动的服务,systemctl无法与之通信和控制

9、服务管理和查看

管理服务

  • 管理系统服务:
      CentOS 7: service unit
      注意:能兼容早期的服务脚本
  • 命令:systemctl COMMAND name.service
  • 启动:service name start ==> systemctl start name.service
  • 停止:service name stop ==> systemctl stop name.service
  • 重启:service name restart ==> systemctl restart name.service
  • 状态:service name status ==> systemctl status name.service
  • 条件式重启:已启动才重启,否则不做操作
      service name condrestart ==> systemctl try-restart name.service
  • 重载或重启服务:先加载,再启动
      systemctl reload-or-restart name.service
  • 重载或条件式重启服务:
      systemctl reload-or-try-restart name.service
  • 禁止自动和手动启动:
      systemctl mask name.service
  • 取消禁止:
      systemctl unmask name.service

服务查看

  • 查看某服务当前激活与否的状态:
      systemctl is-active name.service
  • 查看所有已经激活的服务:
      systemctl list-units --type|-t service
  • 查看所有服务:
      systemctl list-units --type service --all|-a
  • chkconfig命令的对应关系:
  • 设定某服务开机自启:
      chkconfig name on ==> systemctl enable name.service
  • 设定某服务开机禁止启动:
      chkconfig name off ==> systemctl disable name.service
  • 查看所有服务的开机自启状态:
      chkconfig --list ==> systemctl list-unit-files --type service
  • 用来列出该服务在哪些运行级别下启用和禁用
      chkconfig sshd –list ==> ls /etc/systemd/system/*.wants/sshd.service
  • 查看服务是否开机自启:
      systemctl is-enabled name.service
  • 其它命令:
      查看服务的依赖关系:
      systemctl list-dependencies name.service
  • 杀掉进程:
      systemctl kill unitname

服务状态

  • systemctl list-unit-files --type service --all显示状态
  • loaded:Unit配置文件已处理
  • active(running):一次或多次持续处理的运行
  • active(exited):成功完成一次性的配置
  • active(waiting):运行中,等待一个事件
  • inactive:不运行
  • enabled:开机启动
  • disabled:开机不启动
  • static:开机不启动,但可被另一个启用的服务激活

systemctl命令示例

显示所有单元状态
systemctl 或 systemctl list-units
只显示服务单元的状态
systemctl --type=service
显示sshd服务单元
systemctl –l status sshd.service
验证sshd服务当前是否活动
systemctl is-active sshd
启动,停止和重启sshd服务
systemctl start sshd.service
systemctl stop sshd.service
systemctl restart sshd.service
重新加载配置
systemctl reload sshd.service
列出活动状态的所有服务单元
systemctl list-units --type=service
列出所有服务单元
systemctl list-units --type=service --all
查看服务单元的启用和禁用状态
systemctl list-unit-files --type=service
列出失败的服务
systemctl --failed --type=service
列出依赖的单元
systemctl list-dependencies sshd
验证sshd服务是否开机启动
systemctl is-enabled sshd
禁用network,使之不能自动启动,但手动可以
systemctl disable network
启用network
systemctl enable network
禁用network,使之不能手动或自动启动
systemctl mask network
启用network
systemctl unmask network

system unit文件格式

  • /etc/systemd/system:系统管理员和用户使用/usr/lib/systemd/system:发行版打包者使用
  • 以 “#” 开头的行后面的内容会被认为是注释
  • 相关布尔值,1、yes、on、true 都是开启,0、no、off、false 都是关闭
  • 时间单位默认是秒,所以要用毫秒(ms)分钟(m)等须显式说明
  • service unit file文件通常由三部分组成:
      [Unit]:定义与Unit类型无关的通用选项;用于提供unit的描述信息、unit行为及依赖关系等
      [Service]:与特定类型相关的专用选项;此处为Service类型
      [Install]:定义由“systemctl enable”以及"systemctl disable“命令在实现服务启用或禁用时用到的一些选项
  • 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段的常用选项:
  • Type:定义影响ExecStart及相关参数的功能的unit进程启动类型
    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
    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
    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
    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
    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
    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
  • EnvironmentFile:环境配置文件
  • ExecStart:指明启动unit要运行命令或脚本的绝对路径
  • 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
  • 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
    Also:安装本服务的时候还要安装别的相关服务
  • 注意:对于新创建的unit文件,或者修改了的unit文件,要通知systemd重载此配置文件,而后可以选择重启
      systemctl daemon-reload
    服务unit文件示例:
vim /etc/systemd/system/bak.service
[Unit]
Description=backup /etc
Requires=atd.service
[Service]
Type=simple
ExecStart=/bin/bash -c "echo /testdir/bak.sh|at now"
[Install]
WantedBy=multi-user.target

systemctl daemon-reload
systemctl start bak

运行级别

  • target units:
      unit配置文件:.target
      ls /usr/lib/systemd/system/*.target
      systemctl list-unit-files --type target --all
  • 运行级别:
      0 ==> runlevel0.target, poweroff.target
      1 ==> runlevel1.target, rescue.target
      2 ==> runlevel2.target, multi-user.target
      3 ==> runlevel3.target, multi-user.target
      4 ==> runlevel4.target, multi-user.target
      5 ==> runlevel5.target, graphical.target
      6 ==> runlevel6.target, reboot.target
  • 查看依赖性:
      systemctl list-dependencies graphical.target
  • 级别切换:init N ==> systemctl isolate name.target
      systemctl isolate multi-user.target
      注:只有/lib/systemd/system/*.target文件中AllowIsolate=yes 才能切换(修改文件需执行systemctl daemon-reload才能生效)
  • 查看target:
      runlevel ;who -r
      systemctl list-units --type target
  • 获取默认运行级别:
      /etc/inittab ==> systemctl get-default
  • 修改默认级别:
    /etc/inittab ==> systemctl set-default name.target
      systemctl set-default multi-user.target
      ls –l /etc/systemd/system/default.target

其他命令

  • 切换至紧急救援模式:
      systemctl rescue
  • 切换至emergency模式:
      systemctl emergency
  • 其它常用命令:
      传统命令init,poweroff,halt,reboot都成为
        systemctl的软链接
      关机:systemctl halt、systemctl poweroff
      重启:systemctl reboot
      挂起:systemctl suspend
      休眠:systemctl hibernate
      休眠并挂起:systemctl hybrid-sleep

centos 7引导顺序

  • UEFi或BIOS初始化,运行POST开机自检
  • 选择启动设备
  • 引导装载程序, centos7是grub2
  • 加载装载程序的配置文件:
      /etc/grub.d/
      /etc/default/grub
      /boot/grub2/grub.cfg
  • 加载initramfs驱动模块
  • 加载内核选项
  • 内核初始化,centos7使用systemd代替init
  • 执行initrd.target所有单元,包括挂载/etc/fstab
  • 从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录
  • systemd执行默认target配置,配置文件/etc/systemd/system/default.target
  • systemd执行sysinit.target初始化系统及basic.target准备操作系统
  • systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务
  • systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local
  • Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务
  • systemd执行graphical需要的服务

设置内核参数

  • 设置内核参数,只影响当次启动
  • 启动时,在linux16行后添加systemd.unit=desired.target
  • systemd.unit=emergency.target
  • systemd.unit=rescue.target
  • rescue.target 比emergency 支持更多的功能,例如日志等
  • systemctl default 进入默认target

10、系统常用知识扩展

启动排错

  • 文件系统损坏
    先尝试自动修复,失败则进入emergency shell,提示用户修复
  • 在/etc/fstab不存在对应的设备和UUID
    等一段时间,如不可用,进入emergency shell
  • 在/etc/fstab不存在对应挂载点
    systemd 尝试创建挂载点,否则提示进入emergency shell.
  • 在/etc/fstab不正确的挂载选项
    提示进入emergency shell

破解口令

  • 方法一:
    启动时任意键暂停启动
    按e键进入编辑模式
    将光标移动linux16开始的行,添加内核参数rd.break
    按ctrl-x启动
    mount –o remount,rw /sysroot
    chroot /sysroot
    passwd root
    touch /.autorelabel
    exit
    reboot
  • 方法二:
    启动时任意键暂停启动
    按e键进入编辑模式
    将光标移动linux16开始的行,改为rw init=/sysroot/bin/sh
    按ctrl-x启动
    chroot /sysroot
    passwd root
    touch /.autorelabel
    exit
    reboot

修复grub2

  • GRUB“the Grand Unified Bootloader”
    引导提示时可以使用命令行界面
    可从文件系统引导
  • 主要配置文件 /boot/grub2/grub.cfg
  • 修复配置文件
    grub2-mkconfig > /boot/grub2/grub.cfg
  • 修复grub
    grub2-install /dev/sda BIOS环境
    grub2-install UEFI环境
  • 调整默认启动内核
    vim /etc/default/grub
    GRUB_DEFAULT=0

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