第十四天：Linux启动流程

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一、CentOS 6 之前版本的启动流程

1.1 硬件启动POST POST：Power-On-Self-Test，加电自检，是BIOS功能的一个主要部分。负责完成对CPU、主板、内 存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘等硬件情况的检测 主板的ROM：BIOS，Basic Input and Output System，保存着有关计算机系统最重要的基本输入输出 程序，系统信息设置、开机加电自检程序和系统启动自举程序等 主板的RAM：CMOS互补金属氧化物半导体，保存各项参数的设定，按次序查找引导设备，第一个有引 导程序的设备为本次启动设备 1.2 启动加载器 bootloader 1.2.1 grub 功能和组成 bootloader: 引导加载器，引导程序 Windows: ntloader，仅是启动OS Linux：功能丰富，提供菜单，允许用户选择要启动系统或不同的内核版本；把用户选定的内核装 载到内存中的特定空间中，解压、展开，并把系统控制权移交给内核 Linux的bootloader LILO：LInux LOader，早期的bootloader，功能单一 GRUB: GRand Unified Bootloader, CentOS 5,6 GRUB 0.97: GRUB Legacy， CentOS 7 以后使 用GRUB 2.02 GRUB 启动阶段 primary boot loader : 1st stage：MBR的前446个字节 1.5 stage：MBR 之后的扇区，让stage1中的bootloader能识别stage2所在的分区上的文件系统 secondary boot loader ：2nd stage，分区文件/boot/grub/ 1.2.2 CentOS 6 grub 安装 安装 grub的两种方法： (1) grub-install 安装grub stage1和stage1_5到/dev/DISK磁盘上，并复制GRUB相关文件到 DIR/boot目 录下grub-install --root-directory=DIR /dev/DISK (2) grub命令 #grub grub> root (hd#,#) grub> setup (hd#) 1.2.3 grub legacy 管理 配置文件：/boot/grub/grub.conf <-- /etc/grub.conf stage2及内核等通常放置于一个基本磁盘分区 grub legacy 功用： (1) 提供启动菜单、并提供交互式接口 a：内核参数 e：编辑模式，用于编辑菜单 c：命令模式，交互式接口 (2) 加载用户选择的内核或操作系统 允许传递参数给内核 可隐藏启动菜单 (3) 为菜单提供了保护机制 为编辑启动菜单进行认证 为启用内核或操作系统进行认证   1.3 加载 kernel   kernel 自身初始化过程 1. 探测可识别到的所有硬件设备 2. 加载硬件驱动程序（借助于ramdisk加载驱动） 3. 以只读方式挂载根文件系统 4. 运行用户空间的第一个应用程序：/sbin/init Linux内核特点： 支持模块化：.ko（内核对象），如：文件系统，硬件驱动，网络协议等 支持内核模块的动态装载和卸载 内核组成部分： 核心文件：/boot/vmlinuz-VERSION-release 模块文件：/lib/modules/VERSION-release   1.4 init初始化 POST --> BootSequence (BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) --> init （systemd） init程序的类型： SysV: init, CentOS 5之前 配置文件：/etc/inittab Upstart: init,CentOS 6 配置文件：/etc/inittab, /etc/init/*.conf Systemd：systemd, CentOS 7 配置文件：/usr/lib/systemd/system /etc/systemd/system

 init  切换级别

runlevel  查看级别 who -r   查看级别 /etc/inittab    定义运行级别   初始化脚本 sysinit    /etc/rc.d/rc.sysinit

 

 

 

二、systemd和启动流程   CentOS 7 以后版本启动流程 2.1 systemd 特性 Systemd：从 CentOS 7 版本之后开始用 systemd 实现init进程，系统启动和服务器守护进程管理器， 负责在系统启动或运行时，激活系统资源，服务器进程和其它进程 （1）Systemd 新特性 　　系统引导时实现服务并行启动 　　按需启动守护进程 　　自动化的服务依赖关系管理 　　同时采用socket式与D-Bus总线式激活服务 　　socket与服务程序分离 　　向后兼容sysv init脚本 　　使用systemctl 命令管理，systemctl命令固定不变，不可扩展，非由systemd启动的服务， 　　systemctl无法与之通信和控制 　　系统状态快照  （2）systemd 核心概念：unit unit表示不同类型的systemd对象，通过配置文件进行标识和配置；文件中主要包含了系统服务、监听 socket、保存的系统快照以及其它与init相关的信息 　　　　 service unit: 文件扩展名为.service, 用于定义系统服务 Socket unit: .socket, 定义进程间通信用的socket文件，也可在系统启动时，延迟启动服务，实现 按需启动 Target unit: 文件扩展名为.target，用于模拟实现运行级别 Device unit: .device, 用于定义内核识别的设备 Mount unit: .mount, 定义文件系统挂载点 Snapshot unit: .snapshot, 管理系统快照 Swap unit: .swap, 用于标识swap设备 Automount unit: .automount，文件系统的自动挂载点 Path unit: .path，用于定义文件系统中的一个文件或目录使用,常用于当文件系统变化时，延迟激 活服务，如：spool 目录 

 

2.2 systemctl管理系统服务service unit  命令：systemctl COMMAND name.service #启动：相当于service name start         　　systemctl start name1.service [name2.service] ... #停止：相当于service name stop  　　　　systemctl stop name.service #重启：相当于service name restart　　　　systemctl restart name.service #查看状态：相当于service name status　　　　systemctl status name.service #禁止自动和手动启动：　　　　　　　　　　systemctl mask name.service #取消禁止　　　　　　　　　　　　　　systemctl unmask name.service #查看某服务当前激活与否的状态：　　systemctl is-active name.service #查看service文件内容　　　　　　　　systemctl cat sshd #查看所有已经激活的服务：　　　　　　systemctl list-units --type|-t service #查看所有服务：　　　　　　　　　　　　systemctl list-units --type service --all|-a #设定某服务开机自启，相当于chkconfig name on　　　　systemctl enable name.service #设定某服务开机禁止启动：相当于chkconfig name off　　　　systemctl disable name.service #查看所有服务的开机自启状态，相当于chkconfig --list　　　　systemctl list-unit-files --type service #用来列出该服务在哪些运行级别下启用和禁用：chkconfig –list name　　　　ls /etc/systemd/system/*.wants/name.service #查看服务是否开机自启：　　　　　　　　systemctl is-enabled name.service #列出失败的服务　　　　　　　　　　systemctl --failed --type=service  #开机并立即启动或停止　　　　　　systemctl enable --now postfix　　　　systemctl disable  --now postfix #查看服务的依赖关系：　　　　　　systemctl list-dependencies name.service #杀掉进程：　　　　　　　　　　systemctl kill unitname

 #显示所有单元状态　　　　　　　　systemctl 或 systemctl list-units

#只显示服务单元的状态　　　　　　systemctl --type=service #显示sshd服务单元　　　　　　　　systemctl –l status sshd.service #验证sshd服务当前是否活动　　　　　　systemctl is-active sshd #启动，停止和重启sshd服务　　　　　　systemctl start sshd.service 　　　　　　　　　　　　　　　　　　systemctl stop sshd.service 　　　　　　　　　　　　　　　　　　systemctl restart sshd.service #重新加载配置　　　　　　　　　　　　systemctl reload sshd.service #列出活动状态的所有服务单元　　　　　　systemctl list-units --type=service #列出所有服务单元　　　　　　　　systemctl list-units --type=service --all #查看服务单元的启用和禁用状态　　　　systemctl list-unit-files  --type=service #列出依赖的单元　　　　　　　　systemctl list-dependencies sshd 验证sshd服务是否开机启动　　　　systemctl is-enabled sshd 禁用network，使之不能自动启动,但手动可以　　systemctl disable network #启用network　　　　　　systemctl enable network #禁用network，使之不能手动或自动启动　　　　systemctl mask network #启用network　　　　　　systemctl unmask network   2.3 service unit文件格式 /etc/systemd/system：系统管理员和用户使用 /usr/lib/systemd/system：发行版打包者使用 

 

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 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 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 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 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 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 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 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     2.4 运行级别  target units：相当于CentOS 6之前的runlevel ,unit配置文件：.target  

 

查看依赖性： systemctl list-dependencies graphical.target 级别切换：相当于 init N systemctl isolate name.target  进入默认target  systemctl default  获取默认运行级别： 相当于查看 /etc/inittab systemctl get-default  修改默认级别：相当于修改 /etc/inittab  systemctl set-default name.target 切换至紧急救援模式： systemctl rescue 切换至emergency模式 systemctl emergency    2.5 设置内核参数  systemd.unit=multi-user.target systemd.unit=emergency.target systemd.unit=rescue.target    2.6 CentOS 7之后版本引导顺序 1. UEFi或BIOS初始化，运行POST开机自检 2. 选择启动设备 3. 引导装载程序, centos7是grub2,加载装载程序的配置文件： /etc/grub.d/ /etc/default/grub /boot/grub2/grub.cfg 4. 加载initramfs驱动模块（可以实现根文件系统的挂载） 5. 加载虚拟根中的内核 6. 虚拟根的内核初始化，Centos7使用systemd代替init,第一个进程 7. 执行initrd.target所有单元，包括挂载/etc/fstab 8. 从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录 9. systemd执行默认target配置，配置文件/etc/systemd/system/default.target 10. systemd执行sysinit.target初始化系统及basic.target准备操作系统 11. systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务 12. systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local 13. Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务 14. systemd执行graphical需要的服务     2.7 破解 root 密码 方法一

 方法二

 

2.8 实现 GRUB2 安全 #添加grub密码 [root@centos8 ~]#grub2-setpassword Enter password: Confirm password: [root@centos8 ~]#ls -l /boot/grub2/   清空密码 [root@centos8 ~]#cat /dev/null > /boot/grub2/user.cfg #或者 [root@centos8 ~]#rm -f /boot/grub2/user.cfg    2.9 修复 GRUB2

 

  2.10 故障排错实战案例   

 

 grub2-install /dev/sda  #BIOS环境

grub2-install #UEFI环境 2安装Kernel #CentOS 7 mount /dev/sr0 /mnt rpm –ivh /mnt/Packages/kernel-3.10.0-1062.el7.x86_64.rpm --force #CentOS 8 mount /dev/sr0 /mnt rpm -ivh /mnt/BaseOS/Packages/kernel-core-4.18.0-147.el8.x86_64.rpm --force 3修复grub配置文件 #生成grub.cfg文件 grub2-mkconfig –o /boot/grub2/grub.cfg 4 退出重启 sync sync exit exit   3 /proc 目录和内核参数管理 /proc目录：内核把自己内部状态信息及统计信息，以及可配置参数通过proc伪文件系统加以输出 帮助：man proc 内核参数： 只读：只用于输出信息 可写：可接受用户指定“新值”来实现对内核某功能或特性的配置 /proc/sys 设置

 

 

 

 

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