引导过程与服务控制

一、Linux操作系统引导过程

1、开机启动的完整过程

• BIOS加电自检 ---- MBR — GRUB — 加载内核文件 — 启动进程

加电后BIOS程序会自检硬件，硬件无故障后，会根据第一启动项去找内核，一般来说第一启动项是硬盘，找到硬盘后，会根据MBR的指引找到完整的GRUB程序，再根据grub的配置文件找到内核文件的具体位置，然后将内核文件加载到内存中运行，内存加载好后会启动第一个程序

BIOS：检测硬件是否正常，然后根据BIOS中的启动项设置，去找内核文件

1.1 开机自检（BIOS）

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

总结：检测出第一个能够引导系统的设备，比如硬盘或者光驱

1.2 MBR引导

• 指引硬件找到内核文件

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（如GRUB）

总结：运行放在MBR扇区里的启动GRUB引导程序（因为grub程序启动太大，第一个扇区存不下所有的grub程序，所以分为两部分）

1.3 GRUB菜单

• 根据grub配置文件（grub.cfg）中记录的位置，去找到内核文件

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，然后将系统控制权移交给内核。

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

1.4 加载内核（kernel）

Linux内核是一个预先编译号的特殊二进制文件，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

1.5 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额“/sbin/init”程序加载到内核中运行（运行中的程序称为进程），init集成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

2、系统初始化进程

2.1 init进程

①、由Linux内核加载运行/sin/init程序

②、init进程是系统中第一个进程，是所有进程的父程序

③、init进程的PID（进程标记）号永远为1

2.2 systemd

• systemd是系统的级程序，代为管理系统上的程序

①、systemd是Linux操作系统的一种init软件

②、CentOS 7中采用全新的Systemd启动方式，取代传统的SysVinit

③、CentOS 7中运行的第一个init进程是/lib/systemd/systemd

注：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。

• centos6：启动init（串行启动后续程序，一个一个按顺序启动）

• centos7：启动systemd（并行启动程序，全部一起启动）

  init与systemd区别

  1. init：串行启动后续程序，一个一个按顺序启动
  2. systemd：并行启动程序，全部一起启动

systemd方便管理程序，将程序按照特定的功能分成了很多特定的单元（如：服务单元，文件路径单元，挂载单元等）

• yum以及rpm安装的软件可以直接使用systemd去启动、关闭、重启、开机自启等功能，
• 编译安装不可以直接使用systemctl命令去管理程序，需要手写一个配置文件

3、Systemd单元类型

4、运行级别所对应的Systemd目标

• 0—关机
• 1—单用户（类似于windows的急救模式）
• 2—字符界面（少一些功能）
• 3—字符界面（默认）
• 4—字符界面（没有使用）
• 5—图形界面
• 6—重启

runlevel    #查看当前运行级别systemctl  get-default    #查看默认的运行级别systemctl  set-default    #设置默认的级别target    #关机rescue.target    #单用户multi-user.target    #字符界面graphical.target    #图形界面reboot.target    #重新启动

二、故障处理

1、service unit文件格式

1.1 unit 格式说明

• 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

1.2 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

1.3 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

1.4 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

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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

• RestartSec: 设置在重启服务( Restart= )前暂停多长时间。 默认值是100毫秒(100ms)。 如果未指

• 定时间单位，那么将视为以秒为单位。 例如设为"20"等价于设为"20s"。

• PrivateTmp：设定为yes时，会在生成/tmp/systemd-private-UUID-NAME.service-XXXXX/tmp/目录

1.5 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

1.6 编译安装nginx-systemctl

cd  /opt
wget http://nginx.org/download/nginx-1.18.0.tar.gz
tar xf   nginx-1.18.0.tar.gz
cd  nginx-1.18.0
yum -y install gcc pcre-devel openssl-devel zlib-devel openssl  openssl-devel mkdir /data/nginx -p    
./configure   --prefix=/data/nginx
make
make  installln -s /data/nginx/sbin/nginx   /usr/sbin/nginx 
#做软链接   可以补全  vim  /usr/lib/systemd/system/nginx.service[Unit]
Description=The nginx HTTP and reverse proxy server    #描述软件的功能[Service]
PIDFile=/data/nginx/logs/nginx.pid    # 方便使用pid号进行操作，指明进程的pid号
ExecStart=/data/nginx/sbin/nginx     #使用绝对路径启动
ExecStop=/usr/bin/kill -s TERM $MAINPID     #杀死进程
ExecReload=/data/nginx/sbin/nginx -s reload     #重新加载[Install]
WantedBy=multi-user.target     #安装字符界面systemctl  daemon-reload     #重新加载服务的配置文件systemctl  start  nginx      #开启systemctl status nginx      #查看状态

编译安装nginx，然后用systemctl管理（图文详解）

2、修复MBR扇区故障

2.1 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

2.2 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

2.3 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

• 从备份文件中恢复

2.4 故障模拟及处理过程

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、备份MBR扇区数据到其他磁盘(/dev/sdb1)

mkdir /backupmount /dev/sdb /backupdd if=/dev/sda  of=/backup/mbr.bak bs=512 count=1

②、模拟破坏MR引导扇区

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

③、应道界面进入急救模式，从备份文件中国灰度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 system”选项，进入急救模式
1111
选择“1”选择Continue并按Enter键继续在此按Enter键后将进入带“sh-4.2#”提示符的Bash Shell环境sh-4.2# mkdir /backupdirsh-4.2# mount/dev/sdb /backupdir      #挂载带有备份文件的分区sh-4.2# dd if=/backupdir/mbr.bak of=/dev/sda     #恢复备份数据sh-4.2# hexdump -C -n 512 /dev/sda       #查看字节（字节恢复正常后，重新启动系统即可恢复）

修复MBR扇区故障（图文详解）

3、修复GRUB引导故障

3.1 故障原因

①、MBR中的GRUB引导程序遭到破坏

②、grub.conf文件丢失、引导配置有误

3.2 故障现象

系统引导停滞，显示“grub>”提示符

3.3 解决思路

①、尝试手动输入引导命令

②、进入急救模式，重写或者从备份中恢复grub.conf

③、向MBR扇区中重建grub程序

3.4 故障模拟及处理过程

/boot/grub/目录下的包是用于启动菜单的背景图片及样式

/boot/grub2/grub.cfg #GRUB配置文件

方法一：手动输入引导命令（笨拙繁琐，不建议使用）

grub> insmod xfs     #加载指定的模块到内核grub> linux16 /vmlinuz-3.10.0-693.e17.x86_64  root=UUID=8fd74986-ae66-4ffd-b7d8-a19f2eca7b6f ro rhgb quite  LANG=zh_CN.UTF-8       #内核的名字及位置等信息grub> initrd16 /initramfs-3.10.0..693.e17.x86_64.img    #镜像系统文件grub> boot      #引导boot

方法二：进入急救模式，恢复GRUB引导程序

MBR位于第一块硬盘（/dev/sda）的第一个物理扇区处，总共512字节，前446字节是主引导记录，分区保存在MBR扇区中的第447-510字节中

①、备份数据到其他磁盘中

mkdir /bakmonut /dev/sdb1 /bakdd if=/dev/sda of=/bak/grub.bak bs=446 count=1

②、模拟对MBR中的GRUB引导程序的破坏，但并不破坏分区表

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

③ 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 /backupdirsh-4.2# mount/dev/sdb1 /backupdir    #挂载带有备份文件的分区sh-4.2# dd if=/backupdir/grub.bak 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

方法三：引导界面进入急救模式，重建GRUB菜单配置文件

mv /boot/grub2/grub.cfg /opt       #先模拟破坏grub.cfg配置文件重启进入急救模式 321sh-4.2# chroot /mnt/sysimage     #先切换根，从光盘的根切换到系统的根bash-4.2# grub2-install /dev/sda     #重新将GRUB引导程序安装到第一块硬盘（/sev/sda）的MBR扇区，（如果有多个分区可省略）bash-4.2# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg     #重新生成GRUB菜单的配置文件bash-4.2# exit     #退出chroot环境sh-4.2# reboot     #重启

修复GRUB引导故障（图文详解）

4、遗忘root用户密码

4.1 故障原因

• 遗忘root用户的密码

4.2 故障现象

• 无法进行需要root权限的管理操作

• 若没有其他可用账号，将无法登陆系统

4.3 解决思路

• 进入急救模式，重设密码

4.4 故障模拟及处理过程

• 有光驱

chroot /mnt/sysimage    #切换根目录
passwd    #修改密码
exit     #退出chroot环境
reboot    #重启

• 无光驱

进入系统，在选择内核界面，选择第一个选项，按e将光标移动到linux开头行的最后(按end键），添加rd.break 然后按ctrl+x 运行
进入单用户mount -o remount,rw /sysroot    #重新挂载,添加读写权限chroot /sysroot    #切换到真正的根passwd    #修改密码touch /.autorelabel    #如果你开启了selinux需要重新打上标记

修改root用户密码（图文详解）

三、Linux系统服务控制

1、系统服务控制

服务程序

• 一旦运行，一直运行，不会退出；
• 一般是后台运行，不会影响前台的操作

1.1 格式：systemctl 控制类型 服务名称

1.2 控制类型

①、start—启动

②、stop—停止

③、restart—重新启动

④、reload—重新加载配置文件

⑤、status—查看服务状态

centos6 —— chkconfig

service  服务程序  start     #开启service  服务程序  stop     #关闭service  服务程序  status    #查看状态service  服务程序  reload     #重新加载配置文件service  服务程序  restart      #重启chkconfig --level 35 服务程序 on    #开机自启chkconfig --level 35 服务程序 off    #关闭开机自启

centos7 —— systemd

systemctl  start  服务名       #开启systemctl  stop  服务名       #关闭systemctl  status  服务名       #查看状态systemctl  reload  服务名       #重新加载配置文件systemctl  restart  服务名       #重启systemctl  enable  服务名    #开机自启systemctl  disable  服务名    #开机不自启systemctl  enable --now  服务名     #开机自启，并立即启动systemctl  disable --now  服务名     #开机不自启，并立即关闭

四、Linux系统运行级别切换

1、查看运行级别

1.1 runlevel命令：runlevel只能查看切换运行级别与当前运行级别

1.2 systemctl工具

• systemctl 时能查看默认的运行级别

2、临时切换运行级别

2.1 init命令

• init命令参数是运行级别所对应的的数字

2.2 systemctl工具

• systemctl的命令参数是具体的target

2.3 init与systemctl对应表

3、查看系统默认级别

• systemctl get-default

4、设置临时运行级别

格式：chkconfig --list [服务名称]

​ chkconfig --add 服务名称

​ chkconfig --level 级别列表 服务名 on/off

chkconfig --add httpdchkconfig --level 35 httpd on     #开机自启chkconfig --level 35 httpd off     #关闭开机自启

5、设置永久运行级别

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

五、优化开机自动加载服务

1、优化启动过程

1.1 ntsysv工具

• 提供一个交换式、可视化窗口
• 可以在字符终端运行
• 便于集中管理多个服务
• 用于控制服务是否开机自启动

1.2 systemctl/chkconfig工具

• 不提供交互式、可视化窗口
• 管理单个服务效率更高

2、系统服务的启动和控制

2.1 ntsysv系统服务管理工具

• 输入ntsysv命令进入设置界面
• 按空格键标志服务选项（*为自启项）
• 按↑、↓键切换服务选项
• 按tab切换光标

常用命令

sysemctl is-enabled 服务名称     #查看系统服务的启动状态systemctl enable 服务名称       # 开启开机自启动syatemctl disable 服务名称      # 关闭开机自启动

3、命令补充

hostnamectl set-hostname 新主机名    #永久修改主机名hostnamectl status    #查看主机名的状态localect set-locale LANG=zh_CN.utf8     #设置系统语言为中文localectl [status]     #查看当前系统使用的语言systemd=analyze     #查看系统启动耗时