• 一、Linux操作系统引导过程
  • 1、引导过程图解
  • 2、引导过程详解
    • 2.1 开机自检：检测出第一个能够引导系统的设备，比如硬盘或者光驱
    • 2.2 MBR 引导：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序。
    • 2.3 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。
    • 2.4 加载Linux内核：把内核和镜像文件系统加载到内存中。
    • 2.5 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。
  • 3、系统初始化进程
    • 3.1 init 进程
    • 3.2 Systemd
  • 4 Systemd 单元类型
  • 5 运行级别所对应的Systemd 目标
• 二、修复MBR扇区故障
  • 1、故障原因
  • 2、故障现象
  • 3、解决思路
  • 4、修复MBR扇区的具体步骤（附具体操作及命令）
    • 4.1 备份MBR扇区数据到其它磁盘( /dev/sdb1)
    • 4.2 模拟破坏MBR引导扇区
    • 4.3 引导界面进入急救模式，从备份文件中恢复MBR扇区数据先加载好光盘镜像，重启操作系统
  • 5、实例操作
    • 5.1 添加1块硬盘sdb
    • 5.2 对硬盘进行格式化，并挂载
    • 5.3 备份MBR扇区数据到其他磁盘，并模拟破坏MBR扇区，覆盖所在磁盘，最后重启
    • 5.4 引导界面进入急救模式，恢复MBR扇区数据
    • 5.5 进入shell界面之后，将/dev/sdb挂载，将备份的MBR数据恢复到/dev/sda中，再重启
• 三、修复GRUB引导故障
  • 1、故障原因
  • 2、故障现象
  • 3、解决思路
  • 4、修复GRUB引导故障的具体步骤（附具体操作和命令）
    • 4.1 手动修复
    • 4.2 进入急救模式，重写或者从备份中恢复grub.conf(此方法跟修复MBR扇区的方法相同，唯一的区别是bs=446,具体做法请参照上文中修复MBR的具体操作步骤，这里就不再赘述了)
    • 4.3 向MBR扇区中重建grub程序
      • 4.3.1 重建grub程序的具体操作步骤
    • 4.3.2 实例操作
      • 4.3.2.1 删除GRUB配置文件，模拟GRUB引导故障
      • 4.3.2.2 进入急救模式
    • 4.3.2.3 重新将GRUB引导程序安装到第一块磁盘/dev/sda的MBR扇区，然后重新构建GRUB菜单的配置文件；
• 四、遗忘root用户密码
  • 1、故障原因
  • 2、 故障现象
  • 3、解决思路
  • 4、具体操作步骤（附带命令）
  • 5、实例操作
    • 5.1 进入急救模式（方法同上，在此不赘述）
    • 5.2 切换根环境，并重设密码

一、Linux操作系统引导过程

1、引导过程图解

2、引导过程详解

2.1 开机自检：检测出第一个能够引导系统的设备，比如硬盘或者光驱

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

总结：检测出第一个能够引导系统的设备，比如硬盘或光驱

2.2 MBR 引导：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序。

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。例如：GRUB等

总结：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序

2.3 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。
（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

2.4 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，复制资源分配与调度，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：把内核和镜像文件加载到内存中

2.5 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。

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

3、系统初始化进程

3.1 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，是所有进程的父进程；
init进程的PID（进程号）号永远为1.

3.2 Systemd

Systemd是Linux操作系统的一种init软件；（centos7的第一个进程是systemd,centos6以及之前的第一个进程是init）
CentOS 7中采用权限的Systemd（并行启动服务进程）启动方式，取代传统的SysVinit(串行执行shell脚本启动服务)；
CentOS 7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

4 Systemd 单元类型

补充知识：

套接字（socket）：实现网络编程进行数据传输的一种技术手段

传输层真正连接的是套接字，通过套接字将数据发送给特定的进程

传输层如何标识套接字

通过ip地址+端口号标识套接字，套接字绑定了主机端口号
ip地址对应相应主机
进程监控相应端口

注意：一台主机上一个端口号只能对应一个进程，一个进程可以监控多个端口

套接字=ip地址+端口号
ip地址及端口号会封装到传输层的数据（报文）中

5 运行级别所对应的Systemd 目标

二、修复MBR扇区故障

MBR位于第一块硬盘（/dev/sda）的第一个物理扇区处，总共512字节

1、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

2、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

3、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；
• 以安装光盘引导进入急救模式；
• 从备份文件中恢复。

4、修复MBR扇区的具体步骤（附具体操作及命令）

4.1 备份MBR扇区数据到其它磁盘( /dev/sdb1)

mkdir /test1
mount /dev/sdb /test1
dd if=/dev/sda of=/test1/mdr.mak bs=512 count=1

4.2 模拟破坏MBR引导扇区

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

4.3 引导界面进入急救模式，从备份文件中恢复MBR扇区数据先加载好光盘镜像，重启操作系统

• 当出现安装向导界面时，选择"Troubleshooting"选项,
• 再选择"Rescue a CentOS Linux system" 选项，进入急救模式
• 选择“1”选择Continue并按Enter 键继续
• 再次按Enter键后将进入带“sh-4.2#"提示符的Bash Shell环境

sh-4.2# mkdir /test1
 
sh-4.2# mount /dev/sdb1 /test1
#挂载带有备份文件的分区
 
sh-4.2# dd if=/test1/mbr.mak of=/dev/ sda
#恢复备份数据
 
sh-4.2# exit
#执行exit命令退出临时Shell环境，系统将会自动重启

5、实例操作

5.1 添加1块硬盘sdb

5.2 对硬盘进行格式化，并挂载

5.3 备份MBR扇区数据到其他磁盘，并模拟破坏MBR扇区，覆盖所在磁盘，最后重启

5.4 引导界面进入急救模式，恢复MBR扇区数据

5.5 进入shell界面之后，将/dev/sdb挂载，将备份的MBR数据恢复到/dev/sda中，再重启

三、修复GRUB引导故障

1、故障原因

MBR中的GRUB引导程序（1-446字节）遭到破坏
grub.cfg文件丢失，引导配置有误，文件位置/boot/grub2/grup.cfg

2、故障现象

系统引导停滞，显示grub >提示符

3、解决思路

• 尝试手动输入引导命令修复（不推荐）
• 进入急救模式，重写或者从备份中恢复grub.cfg
• 急救模式向MBR扇区中重建grub程序

4、修复GRUB引导故障的具体步骤（附具体操作和命令）

4.1 手动修复

在页面中的grub >后面输入下列引导命令即可（在输入中不可复制，内核信息要在故障之前保存下来输入才可，此种方法耗费时间，笨拙，不建议）

grub> insmod xfs
grub> linux16 /vmlinuz-0-rescue-73d7ede256a74b0e975e69f22d862090 root=UUID=d069b243-6623-4983-8d61-3ec6956a4f2b ro rhgb quiet
grub> initrd16 /initramfs-0-rescue-73d7ede256a74b0e975e69f22d862090.img
grub> boot

4.2 进入急救模式，重写或者从备份中恢复grub.conf(此方法跟修复MBR扇区的方法相同，唯一的区别是bs=446,具体做法请参照上文中修复MBR的具体操作步骤，这里就不再赘述了)

创建新目录用以挂载备份磁盘，备份GRUB引导程序
mkdir /data
mount /dev/sdb /data/
dd if=/dev/sda of=/data/grup.bak bs=446 count=1
 
模拟对MBR中的GRUB引导程序的破坏，但不破坏分区表
 dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=446 count=1
 
引导界面进入急救模式，从备份文件中恢复GRUB引导程序
sh-4.2# mkdir /data
sh-4.2# mount /dev/sdb1  /data/
sh-4.2# dd if=/data/grup.bak of=/dev/sda bs=446 count=1
sh-4.2# exit

4.3 向MBR扇区中重建grub程序

4.3.1 重建grub程序的具体操作步骤

rm -rf /boot/grub2/grub.cfg                          #删除配置文件，模拟GRUB故障
chroot /mnt/sysimage                                 #进入急救模式，切换根环境
grub2-install /dev/sda                               #重新将GRUB引导程序安装到第一块硬盘（dev/sda）的MBR扇区
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg               #重新构建GRUB菜单的配置文件
exit  

4.3.2 实例操作

4.3.2.1 删除GRUB配置文件，模拟GRUB引导故障

4.3.2.2 进入急救模式

在开机加载过程中按esc键可进入

4.3.2.3 重新将GRUB引导程序安装到第一块磁盘/dev/sda的MBR扇区，然后重新构建GRUB菜单的配置文件；

四、遗忘root用户密码

1、故障原因

• 遗忘root用户密码

2、 故障现象

• 无法进行需要root权限的管理操作
• 若没有其他可以账号，将无法登录系统

3、解决思路

• 进入急救模式，重设密码

4、具体操作步骤（附带命令）

chroot /mnt/Sysimage               #进入急救模式，加载光盘镜像，切换系统根环境
passwd root                        #重设root用户密码

5、实例操作

5.1 进入急救模式（方法同上，在此不赘述）

5.2 切换根环境，并重设密码