Linux操作系统引导过程

引导过程总览

开机自检（bios）→MBR引导→GRUB菜单→加载内核（kernel）→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

2. MBR引导（主引导记录）

mbr处在第一个扇区，占512字节，446字节作为引导，64作为分区文件，2字节未使用，通过引导程序找到启动系统，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(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 (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。

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。

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

init进程与Systemd

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 (进程标记)号永远为1

Systemd（守护进程集合）

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

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。

它会按序同步多线程打开守护进程，加快系统启动

Systemd单元类型

运行级别所对应的Systemd目标

排除启动类故障

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

应提前做好备份文件

以安装光盘引导进入急救模式

故障模拟

实验步骤

1.创建新硬盘，然后格式化，并挂载

2.备份MBR文件（存到其他硬盘）

3.模拟破坏MBR引导区

4.重启进入急救模式

4.1看到载入画面按一次ESC进入boot菜单

4.2选择3.CD-ROM Drive光盘驱动

5.进入系统急救

6.从备份文件中恢复MBR数据

7.恢复成功

另一种方法scp远程网络修复

注：只能在同一网段内使用此方法

1.用scp命令将已备份好的mbr文件传输到另一台同网段主机

2.同意传输

3.输入另一台主机的密码后，进行发送文件

另一台主机收到文件

4.模拟破坏mbr文件

5.进入急救模式

5.1进入boot菜单选择CD-ROM Drive

5.2选择急救模式

5.3选择跳转到Shell

5.4配置IP地址（本地IP需要手动设置），并测试连通性

5.5使用scp命令将文件考入本地

5.6 dd if命令替换mbr文件

5.7重启

6.成功启动

修复GRUB引导故障

故障原因

• MBR中的GRUB引导程序遭到破坏
•  grub.conf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

故障模拟

进入急救模式，重建GRUB菜单配置文件

1.删除grub.cfg文件以模拟故障

2.急救模式下重建grub配置文件

3.重建成功，成功登录

遗忘root用户密码

故障原因

•  遗忘root用户密码

故障现象

•  无法进行需要root权限的管理操作
•  若没有其他账号可用，将无法登陆系统

解决思路

•  进入急救模式，重设密码

实例

进入急救模式更改密码，最后exit退出，reboot重启（此实验使用CentOS7）

注：CentOS6：esc进入boot菜单→按a进入命令框

进入直接输入空格＋S后回车，输入passwd进行修改密码

总结

1.Systemd是一款基于init进程的优化集合守护进程，它会将主要进程优先运行，并多线程运行打开，加快系统启动；

2.恢复mbr可以使用本地硬盘数据还原，也可以远程网络数据传输（scp）还原；

3.如果开机显示，

error : unknow filesystem

grub rescue>

系统进不去，这表示你的grub2的配置文件坏了，需要修复grub2文件