一、Linux作業系統引導程序

1.開機自檢

• 服務器主機開機以后，將根據主板BIOS中的設定對CPU、記憶體、顯卡、鍵盤等設備進行初步檢測，檢測成功后根據預設的啟動順序移交系統控制權，大多時候會移交給本機硬碟，
• 總結：檢測出第一個能夠引導系統的設備，比如硬碟或者光驅

2.MBR 引導

• 當從本機硬碟中啟動系統時，首先根據硬碟第一個扇區中MBR (主引導記錄)的設定，將系統控制權傳遞給包含作業系統引導檔案的磁區；或者直接根據MBR記錄中的引導資訊呼叫啟動選單(如GRUB) ，
• 總結：運行放在MBR扇區里的啟動GRUB引導程式

3.GRUB選單

• 對于Linux作業系統來說，GRUB (統一啟動加載器)是使用最為廣泛的多系統引導器程式，系統控制權傳遞給GRUB以后，將會顯示啟動選單給用戶選擇，并根據所選項(或采用默認值)加載Linux內核檔案，然后將系統控制權轉交給內核，
  CentOS 7采用的是GRUB2啟動引導器，
• 總結：GRUB引導程式通過讀取GRUB組態檔/boot/grub2/grub.cfg，來獲取內核和鏡像檔案系統的設定和路徑位置

4.加載Linux內核

• Linux內核是一個預先編譯好的特殊二進制檔案，介于各種硬體資源與系統程式之間，負責資源分配與調度，內核接過系統控制權以后，將完全掌控整個Linux作業系統的運行程序，
  CentOS 7系統中，默認的內核檔案位于"/boot/vmlinuz-3.10.0-514.e17.x86_64"
• 總結：把內核和鏡像檔案系統加載到記憶體中

5.init行程初始化

• 為了完成進一步的系統引導程序，Linux內核首先將系統中的"/sbin/init"程式加載到記憶體中運行(運行中的程式稱為行程)，init行程負責完成整個系統的初始化，最后等待用戶進行登錄，
• 總結：加載硬體驅動程式,內核把init行程加載到記憶體中運行

二、系統初始化行程init和Systemd

2.1 init行程

• 由Linux內核加載運行/sbin/init程式
• init行程是系統中第一個行程，是所有行程的父行程
• init行程的PID (行程標記)號永遠為1

2.2 Systemd

• Systemd是Linux作業系統的一種init軟體

• CentOS7中采用全新的Systemd啟動方式，取代傳統的SysVinit

• CentOS7中運行的第一個init行程是/lib/systemd/systemd

• 傳統SysVinit依賴于串行執行Shell腳本啟動服務，導致效率低下，系統啟動速度較慢

• systemd能夠將更多的服務行程并行啟動，并且具有提供按需啟動服務的能力，使得啟動更少行程，從而提高系統啟動速度，

Systemd單元型別

運行級別所對應的Systemd目標

三、排除啟動類故障

3.1修復MBR扇區故障

■故障原因

• 病毒、木馬等造成的破壞
• 不正確的磁區操作、磁盤讀寫誤操作

■故障現象

• 找不到引導程式，啟動中斷
• 無法價值在作業系統，開機后黑屏

■解決思路

• 應提前作好備份檔案

• 以安裝光碟引導進入急救模式

• 從備份檔案中恢復

• MBR位于第一塊硬碟（/dev/sda）的第一個物理扇區處，總共512位元組

1.備份MBR 扇區資料到其它磁盤（/dev/sdb1）

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

2.模擬破壞MBR引導扇區

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

3.引導界面進入急救模式，從備份檔案中恢復MBR 扇區資料

先加載好光碟鏡像，重啟作業系統，
當出現安裝向導界面時，選擇“Troubleshooting”選項，
再選擇“Rescue a CentOS Linux system”選項，進入急救模式
選擇“1”選擇 Continue并按 Enter 鍵繼續
再次按 Enter 鍵后將進入帶“sh-4.2#”提示符的 Bash Shell 環境
sh-4.2# mkdir /backupdir
sh-4.2# mount /dev/sdb1 /backupdir 				#掛載帶有備份檔案的磁區
sh-4.2# dd if=/backupdir/mbr.bak of=/dev/sda	#恢復備份資料
sh-4.2# exit									#執行exit命令退出臨時Shell 環境，系統將會自動重啟

3.1.1 演示

我們先添加一塊新的磁盤格式化并掛載

備份MBR 扇區資料到其它磁盤

模擬破壞MBR引導扇區

重啟虛擬機可以看到不能直接進入系統了

引導界面進入急救模式，從備份檔案中恢復MBR 扇區資料

可以看到可以正常登陸了

3.2 修復GRUB引導故障

■故障原因

• MBR中的GRUB引導程式遭到破壞
• grub.conf檔案丟失、引導配置有誤

■故障現象

• 系統引導停滯，顯示‘grub>’提示符

■解決思路

• 嘗試手動輸入引導命令
• 進入急救模式，重寫或者從備份中恢復grub.conf
• 向MBR扇區中重建grub程式

方法一：手動輸入引導命令（笨拙繁瑣，不建議使用）

/boot/grub/目錄下的包是用于啟動選單的背景圖片及樣式
/boot/grub2/grub.cfg			GRUB組態檔

grub> insmod xfs					加載指定的模塊到內核
grub> linux16 /vmlinuz-3.10.0-693.el7.x86_64 root=UUID=8fd74986-ae66-4ffd-b7d8-a19f2eca7b6f ro rhgb quiet LANG=zh_CN.UTF-8	            內核的名字及位置等資訊
grub> initrd16 /initramfs-3.10.0-693.el7.x86_64.img			鏡像系統檔案
grub> boot							引導boot

方法二：進入急救模式，恢復GRUB引導程式

• MBR位于第一塊硬碟（/dev/sda）的第一個物理扇區處，總共512位元組，前446位元組是主引導記錄，磁區表保存在MBR扇區中的第477-510位元組中，所以這里備份前446位元組，保留之前的磁區表，

mkdir /bak
mount /dev/sdb1 /bak
dd if=/dev/sda of=/bak/grub.bak bs=446 count=1

• 模擬對MBR中的GRUB引導程式的破壞，但并不破壞磁區表

dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=446 count=1  

• 引導界面進入急救模式，從備份檔案中恢復GRUB引導程式

sh-4.2# mkdir /backupdir
sh-4.2# mount /dev/sdb1 /backupdir 	
sh-4.2# dd if=/backupdir/grub.bak of=/dev/sda	
sh-4.2# exit

方法三：引導界面進入急救模式，重建GRUB選單組態檔

• 模擬檔案丟失

rm -rf /boot/grub2/grub.cfg

• 進入急救模式，加載光碟鏡像，切換到系統根環境

sh-4.2# chroot /mnt/sysimage

• 重新將GRUB引導程式安裝到第一塊硬碟（/dev/sda）的MBR扇區

bash-4.2# grub2-install /dev/sda

• 重新構建GRUB選單的組態檔

bash-4.2# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

• 退出chroot 環境，并重啟

bash-4.2# exit
sh-4.2# reboot

3.2.1 演示：由于方法二和修復MBR扇區故障類似這里不做演示，這邊我們演示第三種方法

先進入boot/grub2洗掉grub.cfg檔案


重啟發現啟動不了了

進入急救模式在加載界面時按下ESC鍵進入急救模式


引導界面進入急救模式，重建GRUB選單組態檔

修復成功可以正常進入系統

3.3 遺忘root用戶的密碼

■故障原因

• 遺忘root用戶密碼

■故障現象

• 無法進行需要root權限的管理操作
• 若沒有其他賬號可用，將無法登陸系統

■解決思路

• 進入急救模式，重設密碼

sh-4.2# chroot /mnt/sysimage     #進入急救模式，加載系統鏡像，切換到系統根環境
bash-4.1# passwd root      #重設 root 用戶密碼

3.3.1演示

進入急救模式重設密碼

重新登錄輸入密碼，實驗成功，

四、系統服務控制

4.1 系統服務控制

systemctl 控制型別 服務名稱

4.2 控制型別

• start：啟動
• stop：停止
• restart：重新啟動
• reload：重新加載
• status：查看服務狀態
• …

五、Linux系統的運行級別

5.1 查看運行級別

• runlevel命令：查看切換之前的運行級別與當前運行級別,N表示之前沒有切換
• systemctl工具：查看默認的運行級別

5.2 臨時切換運行級別

• init命令
• systemctl工具

5.3 設定永久運行級別

ln -sf /lib/systemd/system/multi-user.target /etc/systemd/system/default.target      
或
systemctl set-default multi-user.target    

systemctl get-default    查看系統默認的運行級別

六、優化啟動程序

■ntsysv工具

• 提供一個互動式、可視化視窗
• 可以在字符終端運行
• 便于集中管理多個服務
• 用于控制服務是否開機自啟動

■systemct工具

• 不提供互動式、可視化視窗
• 管理單個服務效率更高

七、系統服務的啟動與控制

■ntsysv系統服務管理工具

ntsysv
ntsysv --level 級別串列

• 按空格鍵標志服務選項
• 按↑、↓鍵切換服務選項
• 按tab鍵切換游標
  

7.1 系統服務的啟動和控制

■查看系統服務的啟動狀態

systemctl is-enabled 服務名稱

■服務名稱設定系統服務的啟動狀態

systemctl enable 服務名稱                  開啟開機自啟動
systemctl disable 服務名稱                 關閉開機自啟動

八、永久修改主機名和查看主機名的狀態

hostnamectl set-hostname newname          永久修改主機名
hostnamectl status                        查看諸暨名的狀態

九、設定系統語言為中文

localetcl set-locale LANG=zh_CN.utf8      設定系統語言為中文
localectl [status]                        查看當前系統使用的語言

十、查看系統啟動耗時

systemd-analyze