Linux操作系统引导过程及排障详解

一、Linux操作系统引导过程

1.1引导过程讲解

linux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（BIOS）：检测出第一个能够引导系统的设备，比如硬盘或者光驱或者pex 网络（网卡）。 bios设置的第一启动项。 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。自检过程中可以根据主机的POST信息进入配置，通常按某一组合键进入，常用F2或者delete。

2. MBR 引导：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序,MBR前446位是引导文件，后64位是分区表。 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。在CentOS7系统中为grub2.
   可以通过hexdump -C -n 512 /dev/sda查看前512字节

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。 需要注意的是CentOS 7采用的是GRUB2启动引导器

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，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。 （CentOS 7系统中，默认的内核文件位于“/boot/vmlinuz-3.10.0-514.e17.x86_64”）

5. init 进程初始化：加载硬件驱动程序，以及初始化进程，内核把init进程加载到内存中运行。
   内核初始化在initramfs中找到驱动程序的所有硬件，然后作为PID 1从initramfis 执行/sbin/init ，CentOS 7中将其复制为systemd, systemd 启动initrd.target中所有单元，并挂载根文件系统/sysroot,内核与文件系统由内存文件系统切换至系统根文件系统， 井重新运行/sysroot systemd. systemd 启动默认tagt (图形或者字符终端)，最后等待用户进行登录。

1.2init进程（CentOS 6）

• 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（进程标记）号永远为1.

1.3 Systemd 进程（CentOS 7）

Systemd是Linux操作系统的一种init软件；

从CentOS 7版本的系统开始systemd成为PID恒为1的初始化进程，是内核第一个加载的程序。

systemd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systemd进程发 送正确的执行命令，由systemd 自身来完成相关操作。

CentOS 7中运行的第一个 init进程是/lib/systemd/systemd，可以通过pstree命令查看

1.4 Systemd 单元

单元是不同类型的systemd对象

使用systemctl管理

查看系统中有效的单元可以使用命令∶systemctl -t help

单元类型：

1.5运行级别对应的systemd

临时切换运行级别
init + 级别号
查看当前运行级别
永久切换运行级别

二、排除启动类故障

2.1MBR扇区故障

• 故障原因：

• 病毒、木马的等造成的破坏；

• 不正确的分区操作、磁盘读写误操作等。
  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

• 准备添加另一块硬盘作为备份；

• 应提前做好备份文件；（MBR位于第一块硬盘的第一个物理扇区处，总共512字节）

• 以安装光盘引导进入急救模式；

• 从备份文件中恢复

mkdir / backup
mount /dev / sdb1 / backup
dd if=/dev/sda of=/backup/mbr.bak bs=512 count=1

具体案例;

(1)备份MBR扇区数据

由于MBR扇区中包含了整个硬盘的整个分区表记录，因此该扇区的文件必须保存至其他的存储设备中，否则在恢复时无法读取到备份文件。例如，用以下操作将第一块硬盘的（sda）MBR扇区备份到第二块硬盘的sdb1分区里。

（2）模拟扇区故障

这里往/dev/sda扇区记录覆盖，来模拟扇区故障的情况，然后重启系统。会出现“opening system not found”的提示
（3）从备份恢复MBR数据
进入急救模式
选用光盘进行修复


修复成功

3.急救模式向MBR扇区中重建grub程序

引导界面进入急救模式,重建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，切换到系统根环境
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MRB扇区，如果有多个分区可省略
bash-4.2#grub2-install ldev / sda
#重新构建GRUB菜单的配置文件
bash-4.2#grub2-mkconfig -0 /boot/grub2/ grub.cfg
#退出chroot环境,并重启
bash-4.2#exit
sh-4.2#reboot
​重启虚拟机快速按esc

esc按一下就可以多按就会退出

进入急救模式注意：如果你事先备份了sda文件第二部重建硬盘可以省略，重建会导致硬盘数据的丢失

重启完成修复成功

4. 遗忘root密码解决方法

方法一： 进入急救模式直接修改
方法二：直接破解密码

按e进入

上结果有问题，将此行删除至ro处修改为rw rd.break 然后ctrl+x
修改成功