LINUX基础培训之开机启动过程

前言、本章学习目标?

1. 掌握系统启动、引导过程 ·
2. 了解grub.conf的参数设置 ·
3. 熟悉系统运行级别 ·
4. 了解加载内核过程

一、LINUX启动引导过程

Linux系统的启动过程并不是大家想象中的那么复杂，其过程可以分为5个阶段：

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剖权,大多时候会移交给本机硬盘。

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）。

3.GRUB菜单

对于Linux操作系统来说，GRUB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。需要注意的是，Centos 7 采用的是 GRUB2启动引导器。

4.加载内核

将内核与镜像加载到内存中

5.init初始化

开启pid=1的进程，进程就是init加载的程序是systemd

二、主引导目录（MBR）

? MBR 也就是主引导记录，位于硬盘的 0 磁道、0 柱面、1 扇区中，主要记录了启动引导程序和磁盘的分区表，最主要的功能就是存储启动引导程序；主要有以下作用：

1.加载操作系统的内核

? 这是启动引导程序最主要的功能。 拥有一个可以让用户选择的菜单，来选择到底启动哪个系统。大家如果在服务器上安装过双 Windows 系统，就应该见过类似的选择菜单，不过这个选择菜单是由 Windows 的启动引导程序提供的，而不是 GRUB。

2.调用其他的启动引导程序

? 这是多系统启动的关键。不过需要注意的是，Windows 的启动引导程序不能调用 Linux 的启动引导程序，所以我们一般建议先安装 Windows，后安装 Linux，是为了将 Linux 的启动引导程序安装到 MBR 中，覆盖 Windows 的启动引导程序。

三、开始引导过程（GRUB）

1、定义

GNU GRUB（简称“GRUB”）是GRand Unified Bootloader的缩写，是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。GRUB是多启动规范的实现，它允许用户可以在计算机内同时拥有多个操作系统，并在计算机启动时选择希望运行的操作系统。GRUB可用于选择操作系统分区上的不同内核，也可用于向这些内核传递启动参数。它是一个多重操作系统启动管理器，用来引导不同系统，如windows,linux。

2、引导过程

MBR是磁盘的第一个扇区，大小不能超过512KB，所以引导程序只能分成两步来执行：

1．引导加载程序的最小主程序（必须安装在MBR中），并没有安装加载程序的相关设置文件。 2．引导加载程序的所有设置文件和相关参数，一般在／boot下。 即加载引导程序可以安装在MBR中或超级块中，但是Windows系统则默认强制会同时安装在MBR和超级块中，所以在安装多重系统时，先装Windows再装Linux。

3、超级块

文件系统中第一个块被称为超级块。这个块存放文件系统本身的结构信息。比如，超级块记录了每个区域的大小，超级块也存放未被使用的磁盘块的信息。

/sbin/grub-install 命令可用来修复MBR的损坏。

四、内核加载

GRUB 加载了内核之后，内核首先会再进行二次系统的自检，而不一定使用 BIOS 检测的硬件信息。 Linux 的内核存在 /boot 目录中，分别是：

config ?#内核的配置文件，内核编译时选择的功能与模块

efi ? ? ? ?#可扩展固件接口，为英特尔为全新PC固件的体系结构、接口和服务提出的建议标准

grub ? ?#启动引导程GTUB的数据目录

initramfe.img#虚拟文件系统（CentOS 6.x 中用initramfs替代了initrd,但功能是一样的）

symvers.gz ?#模块符号信息

System.map #内核功能和内存地址的对应列表

vmlinuz ?#用于启动的Linux内核。这个文件是一个压缩的内核镜像

如下图所示，一台启动系统/boot目录下所有文件内容

五、init初始化

在内核加载完毕，并完成硬件检测与驱动程序加载后，此时主机硬件已经准备完毕，内核会主动呼叫第一个进程，也就是 /sbin/init，此配置文件最主要的功能就是准备软件执行的环境，包括系统的主机名、网络设定、语言、文件系统格式及其他服务的启动等。

1、系统运行级别

Linux系统有7个运行级别(runlevel)：

运行级别0：系统停机状态，系统默认运行级别不能设为0，否则不能正常启动
运行级别1：单用户工作状态，root权限，用于系统维护，禁止远程登录
运行级别2：多用户状态(没有NFS)
运行级别3：完全的多用户状态(有NFS)，登录后进入控制台命令行模式
运行级别4：系统未使用，保留
运行级别5：X11控制台，登录后进入图形GUI模式
运行级别6：系统正常关闭并重启，默认运行级别不能设为6，否则不能正常启动

2、服务开机自启动方式?

LINUX设置服务开机自启动有三种方式：

方式一：把服务启动命令添加到/etc/rc.local中

例如添加一个redis服务启动脚本：

注意：添加完需要对rc.local赋权执行权限

chmod +x /etc/rc.local

方式二：在/etc/init.d目录中直接添加启动脚本

/etc/rc.d/init.d（链接到/etc/init.d）下有很多的文件，每个文件都是可以看到内容的，都是一些shell脚本或者系统服务文件。Linux开机的时候，会加载运行/etc/init.d目录下的程序，因此我们可以把想要自动运行的脚本放到这个目录下即可。

注意：同样添加完后务必设置文件的可执行权限 chmod +x filename

方式三：将服务制作到LINUX系统服务中，并设置成开机启动

redhat7以上可以用systemd来管理服务，具体操作如下：

以nginx服务为例，添加nginx.service文件到/etc/sysntemd/system目录下，写入服务启动配置内容

然后设置服务的开机自启动

systemctl enable nginx

systemctl?start? nginx

六、本章实验

1、单用户模式中修改root密码

实验操作步骤：

重启操作系统，进入到内核引导界面时，按以下步骤操作
（1）按e编辑grub菜单?
（2）选择linux16那行，追加rd.break?
（3）ctrl+x引导?
（4）#mount ?-o ?remount,rw ?/sysroot?
（5）#chroot ?/sysroot?
（6）#passwd ?root?
（7）#touch ?/.autorelabel?
（8）#exit
（9）#exit

2、模拟grub引导故障修复

实验操作步骤：

先模拟/boot/grub2/grub.cfg破坏（删除里面文件内容）
然后按以下步骤恢复：
（1）虚拟机挂载光盘镜像
（2）BIOS从光盘启动
（3）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/ sys image
（4）重新将GRUB引导程序安装到第一块硬盘(/dev/sda)的MRB扇区，如果有多个分区可省略
? ? ? ? ? bash-4.2# grub2-install /dev/ sda
（5）重新构建GRUB菜单的配置文件
? ? ? ? ? bash-4.2# grub2-mkconfig -0 /boot/grub2/grub.cfg
? ? ? ? ? 退出chroot环境，并重启
? ? ? ? ? bash-4.2# exit
? ? ? ? ? sh-4.2# reboot