LINUX操作系统引导过程
引导过程总览
开机自检（BIOS）-->MBR引导 --> GRUB菜单 --> 加载内核（kernel）--> init进程初始化
LINUX操作系统的引导过程详解：
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。
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
GRUB菜单
对于 Linux 操作系统来说，GRUB（GRand Unified Bootloader，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。需要注意的是，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。（即选择内核文件和系统类型）
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。在 CentOS 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，使其可以使用。
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 进程负责完成一系列的系统初始化过程，最后等待用户进行登录。CentOS 7 采用的是 Systemd 启动方式。
总结：加载硬件驱动程序，内核把init进程加载到内存中运行。
系统初始化进程
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。
Systemd进程
- Systemd是Linux操作系统中的一种init软件；
- CentOS7中采用全新的Systemd启动方式，取代传统的SysVinit；
- CentOS7中运行的第一个init进程是/lib/systemd/systemd
init是串行启动---shell脚本
systemd并行启动，按需启动
Systemd 单元类型
Systemd是一个用于管理Linux系统服务和进程的系统和服务管理器， 它使用单元（unit）来描述和控制系统服务和资源。
Systemd 提供了多种功能和特性，包括：
- 支持并行启动服务，提高系统启动速度；
- 可以自动重启服务，确保服务的可靠性和稳定性；
- 可以在服务运行期间动态调整服务参数和资源限制，提高系统的灵活性和可管理性；
- 支持启动依赖关系和控制依赖关系，确保服务的正确启动和运行；
- 支持多种服务管理方式，例如命令行工具、图形界面、Web 界面等。
| 单元类型 | 扩展名 | 说明 |
|---|---|---|
| Service | .service | 描述一个系统服务 |
| Socket | .socket | 描述一个进程间通信的套接字 |
| Device | .device | 描述一个内核识别的设备文件 |
| Mount | .mount | 描述一个文件系统的挂载点 |
| Automount | .automount | 描述一个文件系统的自动挂载点 |
| Swap | .swap | 描述一个内存交换设备或交换文件 |
| Path | .path | 描述一个文件系统中文件或目录 |
| Timer | .timer | 描述一个定时器（用于实现类似cron的调度任务） |
| Snapshot | .snapshot | 用于保存一个systemd的状态 |
| Scope | .scope | 使用systemd的总线接口以编程的方式创建外部进程 |
| Slice | .slice | 描述居于Cgroup的一组通过层次组织的管理系统进程 |
| Target | .target | 描述一组systemd的单元 |
使用 Systemd 管理单元时，一般需要执行以下步骤：
- 编写配置文件
- 使用文本编辑器编写一个单元配置文件，
- 配置文件的名称应该以 .service、.socket、.mount、.target、.device 等后缀结尾，
- 分别对应服务单元、套接字单元、挂载单元、目标单元、设备单元等等。
- 配置文件中包含了单元的相关信息，例如单元的类型、描述、启动参数、启动顺序、依赖关系等等。
vim /lib/systemd/system/nginx.service
系统服务管理
系统服务控制 systemctl Linux系统的运行级别 命令格式：
systemctl 控制类型 服务名称
控制类型
-
status：查看服务状态
-
start：启动
-
stop：停止
-
restart：重新启动
-
reload：重新加载
-
enable：开机启动
-
disable：开机不启动
查看运行级别
init
[root@localhost ~]# runlevel //查看切换运行级别与当前运行级别
N 5
#N：表示前一次没有切换过运行级别
#5：当前运行级别5，处于图像界面的多用户模式
临时切换运行级别
init 0 //关机
init 1 //切换到单用户模式
init 2 3 4 //切换到字符界面的多用户模式
init 5 //切换到图形界面的多用户模式
init 6 //重启
systemctl
| 运行级别 | Systemd的target | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | target | 关机状态，使用该级别时将会关闭主机 |
| 1 | rescue.target | 单用户模式，不需要密码验证即可登录系统，多用于系统维护 |
| 2 | multi-user.target | 用户定义域特定运行级别，默认等同于3 |
| 3 | multi-user.target | 字符界面的完整多用户模式，大多数服务器主机运行在此级别 |
| 4 | multi-user.target | 用户定义域特定运行级别，默认等同于3 |
| 5 | graphical.target | 图形界面的多用户模式，提供了图形桌面操作系统 |
| 6 | reboot.target | 重新启动，使用该级别时将会重启主机 |
[root@localhost opt]# systemctl get-default
graphical.target //查看系统默认运行级别
命令systemctl [command] [unit.target]
get-default：取得当前的target
set-default：设置指定的target为默认的运行级别
isolate：切换到指定的运行级别（临时）
systemctl isolate poweroff.target //关机
systemctl isolate rescue.target //切换到单用户模式（single，维护模式）
systemctl isolate multi-user.target //切换到字符界面的多用户模式
systemctl isolate graphical.target //切换到图形界面的多用户模
systemctl isolate reboot.target //重启
### 设置永久运行级别（即设置默认运行级别）
[root@localhost ~]# systemctl get-default //查看当前默认运行级别，为图形界面 graphical.target
[root@localhost ~]# systemctl set-default multi-user.target //将默认运行级别修改为字符界面
Removed symlink /etc/systemd/system/default.target.
Created symlink from/etc/systemd/system/default.target to /usr/lib/systemd/system/multi-user.target.
[root@localhost ~]# systemctl get-default //查看修改后的默认运行级别，为字符界面
multi-user.target
修复MBR扇区故障
备份命令
[root@localhost opt]# lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINT
sda 8:0 0 60G 0 disk
├─sda1 8:1 0 5G 0 part /boot
└─sda2 8:2 0 55G 0 part
├─centos-root 253:0 0 50G 0 lvm /
└─centos-swap 253:1 0 5G 0 lvm [SWAP]
sdb 8:16 0 20G 0 disk
└─sdb1 8:17 0 20G 0 part
sdc 8:32 0 20G 0 disk
└─sdc1 8:33 0 20G 0 part
sdd 8:48 0 20G 0 disk
└─sdd1 8:49 0 20G 0 part
sde 8:64 0 20G 0 disk
└─sde1 8:65 0 20G 0 part
sr0 11:0 1 4.2G 0 rom /run/media/root/CentOS 7 x86_64
[root@localhost opt]# mkfs.xfs /dev/sdb1
mkfs.xfs: /dev/sdb1 appears to contain an existing filesystem (LVM2_member).
mkfs.xfs: Use the -f option to force overwrite.
[root@localhost opt]# mkfs.xfs -f /dev/sdb1
meta-data=/dev/sdb1 isize=512 agcount=4, agsize=1310656 blks
= sectsz=512 attr=2, projid32bit=1
= crc=1 finobt=0, sparse=0
data = bsize=4096 blocks=5242624, imaxpct=25
= sunit=0 swidth=0 blks
naming =version 2 bsize=4096 ascii-ci=0 ftype=1
log =internal log bsize=4096 blocks=2560, version=2
= sectsz=512 sunit=0 blks, lazy-count=1
realtime =none extsz=4096 blocks=0, rtextents=0
[root@localhost opt]# mount /dev/sdb1 /data
[root@localhost opt]# dd if=/dev/sda of=/data/mbr.bak count=512 bs=1
记录了512+0 的读入
记录了512+0 的写出
512字节(512 B)已复制，0.000853021 秒，600 kB/秒
破坏MBR分区表，模拟扇区故障。
[root@localhost opt]# hexdump -Cn 512 /dev/sda //查看/dev/sda的前512字节
[root@localhost opt]# dd if=/dev/zero of=/dev/sda bs=512 count=1 //使用空字符串覆盖掉前512字节
记录了1+0 的读入
记录了1+0 的写出
512字节(512 B)已复制，0.000169347 秒，3.0 MB/秒
[root@localhost opt]# init 6 //重启系统，观察能否正常启动
重启观察故障情况和修复过程
修复GRUB引导故障
模拟删除grub.cfg文件。
[root@localhost ~]# rm -rf /boot/grub2/grub.cfg
[root@localhost ~]# reboot
遗忘root用户密码（CentOS 7）
有光盘的情况下，使用光盘启动，进入急救模式。使用root环境，passwd修改root用户密码。
exit
reboot //退出并保存
