[系统运维]Linux系统引导和故障排除

Linux系统引导和故障排除

一、操作系统引导过程

1. 开机自检
   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

2. MBR 引导
   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

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.el7.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

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。

二、系统初始化进程

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
• init进程的PID（进程标记）号永远为1

2. Systemd

• Systemd是linux操作系统的一种init软件
• CentOS7采用全新的Systemd启动方式，取代传统的SysVinit
• CentOS中运行的第一个init进程是/lib/systemd/systemd

3. Systemd单元类型

4. 运行级别所对应的Systemd目标

三、排除启动类故障

1. 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
• 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
从备份文件中恢复

步骤：

（1）备份MBR 扇区数据到其它磁盘（/dev/sdb1）

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

（2）模拟破坏MBR引导扇区

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

（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 /backupdir
sh-4.2# mount /dev/sdb1 /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# exit									#执行exit命令退出临时Shell 环境，系统将会自动重启

2. 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

步骤：

（1）方法一：手动输入引导命令（笨拙繁琐，不建议使用）

（2）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，分区表保存在MBR扇区中的第447-510字节中。

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

模拟对MRB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

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

（3）方法三：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

bash-4.2# grub2-install /dev/sda

重新构建GRUB菜单的配置文件

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

退出chroot 环境，并重启

bash-4.2# exit
sh-4.2# reboot

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
• 若没有其他账号可用，将无法登陆系统

3. 解决思路

• 进入急救模式，重设密码