Linux系统启动和内核管理及系统救援

Linux的组成:

Linux : kernel+rootfs

    kernel :进程管理,内存管理,网络管理,驱动程序,文件系统,安全功能

    rootfs :程序和glibc

        程序:二进制执行文件

        库:函数集合,function,调用接口(头文件负责描述)

            过程调用 : procedure,无返回值

            函数调用 :function

内核设计流派:

    单内核(monolithic kernel):Linux :把所有功能集成与同一个程序

    微内核(micro kernel) :Windows,Solaris : 每种功能使用一个单独子系统实现

Linux内核特点:

    支持模块化: .ko(内核对象)

        比如: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

组成部分:

    核心文件: /boot/vmlinuz-VERSION-release

    ramdisk :辅助的伪跟系统

    Centos 5 :  /boot/initrd-VERSION-release.img 

    Centos 6 , 7 :  /boot/initramfs-VERSION-release.img 

    模块文件: /lib/modules/VERSION-release

CentOS 6 启动流程图:

blob.png

启动流程步骤:

  1. 加载BIOS的硬件信息,获取第一个启动设备

  2. 读取第一个启动设备MBR的引导加载程序(grub)的启动信息

  3. 加载核心操作系统的核心信息,核心开始解压缩,并尝试驱动所有的硬件设备

  4. 核心执行init程序,并获取默认的运行信息

  5. init程序执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 文件

  6. 启动核心的外挂模块

  7. init执行运行的各个批处理文件(scripts)

  8. init执行 /etc/rc.d/rc.local

  9. 执行 /bin/login 程序,等待用户登录

  10. 登录之后开始以 Shell 控制主机

POST :Power-On-Selt-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,CD-ROM光驱等硬件情况的自检

    ROM: BIOS,Basic Input and Output System ,保存着有关计算机系统最重要的基本输出程序,系统信息设置,开机加电自检程序和系统启动自检程序等

    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

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

        LILO : LInux LOader

        GRUB :GRand Unified Bottloader

MBR : 共512个字节

    其中 446个字节是 bootloader  64个字节是分区表 剩下两个字节是标识符,一般为 55AA

GRUB : 

    primary boot loader : 1st stage,1.5 stage

    secondary boot loader : 2nd stage ,分区文件

kernel :

    自身初始化:

        探测可识别到的所有硬件设备

        加载硬件驱动程序(可能借助于ramdisk加载驱动)

        以只读方式挂载根文件系统

        运行用户空间的第一个应用程序: /sbin/init

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

ramdisk:

    内核的特性之一:使用缓冲和缓存来加速对硬盘上的文件访问

    ramdisk --> ramfs 提高速度

    centos 5 : initrd ,工具程序 : mkinitrd

    centos 6 : initramfs ,工具程序 :mkinitrd ,dracut

系统初始化;

    POST --> BootSequence(BIOS) --> Bootloader(MBR) --> kernel(ramdisk) --> rootfs(只读) --> init(systemd)

    

/sbin/init : centos 6之前

运行级别 : 为系统运行或维护等目的而设定;0-6,共7个运行级别

  •     0:关机 

  •     1:单用户模式(root自动登录), single, 维护模式 

  •     2: 多用户模式,启动网络功能,但不会启动NFS;维护模式 

  •     3:多用户模式,正常模式;文本界面 

  •     4:预留级别;可同3级别 

  •     5:多用户模式,正常模式;图形界面 

  •     6:重启

    默认级别: 3,5

    切换级别: init #

    查看级别 : runlevel ,who -r

init读取其初始化文件 :/etc/inittab

  • 初始化运行级别(RUN LEVEL)

  • 系统初始化脚本

  • 对应运行级别的脚本目录

  • 捕获某个关键字顺序

  • 定义UPS电源终端/恢复脚本

  • 在虚拟控制台生成getty

  • 在运行级别5初始化X

centos 5的inittab文件

配置文件 : /etc/inittab

每一行定义一种action以及与之对应的process

    id:runlevel:action:process

    action :

        wait : 切换至此级别运行一次

        respawn : 此process终止,就重新启动之

        initdefault : 设定默认运行级别,process省略

        sysinit :设定系统初始化方式,此处一般为指定 /etc/rc.d/rc.sysinit

        ca::ctrlaltdel:/sbin/shutdown -t3 -r now

    id:3:initdefault:

    si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit

    l0:0:wait:/etc/rc.d/rc 0 

    l1:1:wait:/etc/rc.d/rc 1... 

    l6:6:wait:/etc/rc.d/rc 6

centos 6 /etc/inittab和相关配置文件

/etc/inittab

    设置系统默认的运行级别 id:3:initdefault:

/etc/init/control-alt-delete.conf 

/etc/init/tty.conf 

/etc/init/start-ttys.conf 

/etc/init/rc.conf 

/etc/init/prefdm.conf

/etc/rc.d/rc.sysinit :系统初始化脚本

(1) 设置主机名

(2) 设置欢迎信息

(3) 激活udev和selinux

(4) 挂载/etc/fstab文件中定义的文件系统

(5) 检测根文件系统,并以读写方式重新挂载根文件系统

(6) 设置系统时钟

(7) 激活swap设备

(8) 根据/etc/sysctl.conf文件设置内核参数

(9) 激活lvm及software raid设备

(10) 加载额外设备的驱动程序

(11) 清理操作

说明:rc N --> 意味着读取/etc/rc.d/rcN.d/

    K*: K##*:##运行次序;数字越小,越先运行;数字越小的服务,通常为依赖到别的服务

    S*: S##*:##运行次序;数字越小,越先运行;数字 越小的服务,通常为被依赖到的服务

    for srv in /etc/rc.d/rcN.d/K*; do

     $srv stop

    done

    for srv in /etc/rc.d/rcN.d/S*; do

     $srv start

    done



chkconfig 命令:

    查看服务在所有级别的启动或关闭设定的情形:

    chkconfig [--list] [name]

添加:

    SysV 的服务脚本放置于 /etc/rc.d/init.d/(/etc/init.d)

    chkconfig --add name

    

#! /bin/bash
#chkconfig: 2345 10 90    #表示在2345模式下启动,启动编号为10 关闭编号为90 编号01-99
# description: Activates/Deactivates all network interfaces  #描述

删除:

    chkconfig --del name

修改指定的链接类型:

    chkconfig [--level <levels>] [--type <type>] <name> <on|off|reset|resetpriorities>

        --level ### :指定要设置的级别,省略时表示 2345

ntsysv 图形化操作工具

service 命令:手动管理服务

    service 服务 start | stop | status | restart 

    service --status-all  #查看所有服务运行状态

xinetd 工具

瞬态(Transient)服务被 xinetd 进程所管理进入的请求首先被xinetd代理 配置文件: /etc/xinetd.conf ; /etc/xinetd.d/<service> 与 libwrap.so 文件链接,用 checkconfig service on

注意:正常级别下,最后启动一个服务 S99local 没有软链接至 /etc/rc.d/init.d 一个服务脚本,而是指向了 /etc/rc.d/rc.local 脚本

不便或不需要写为服务脚本放置于 /etc/rc.d/init.d/ 目录,且又想开机时自动运行的命令,可以直接放置于 /etc/rc.d/rc.local 文件中

/etc/rc.d/rc.local 在指定运行级别脚本后运行

可以根据情况,进行自定义修改

总结:/sbin/init --> (/etc/inittab)-->设置默认运行级别-->运行系统初始脚本、完成系统初始化 --> (关闭对应下需要关闭的服务)启动需要启动服务 --> 设置登录终端

CentOS 6 init程序为: upstart, 其配置文件:/etc/inittab, /etc/init/*.conf,配置文件的语法遵循upstart配置文件语法格式,和CentOS5不同



grub 详解

CentOS 6启动流程:

POST --> Boot Sequence(BIOS) --> Boot Loader --> Kernel(ramdisk) --> rootfs --> switchroot --> /sbin/init -->(/etc/inittab, /etc/init/*.conf) --> 设定默认运行级别 --> 系统初始化脚本rc.sysinit --> 关闭或启动对应级别的服务 --> 启动终端

grub: GRand Unified Bootloader 

grub 0.97: grub legacy 

grub 2.x: grub2

grub legacy:

stage1: mbr

stage1_5: 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

    stage2:磁盘分区(/boot/grub/)

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上

功能:

    (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) : 为菜单提供了包含机制

        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

grub的命令行接口

    help : 获取帮助列表

    help KEYWORK : 详细帮助信息

    find (hd#,#)/PATH/TO/SOMEFILE

    root (hd0,0)

    kernel /PATH/TO/KERNEL_FILE : 设定本次启动时用到的内核文件,额外还可添加许多内核支持使用的 cmdline 参数

        比如: max_loop=100 selinux=0 init=/path/to/init

    initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE : 设定为选定的内核提供额外文件的ramdisk

    boot : 引导启动选定的内核

通过 cat /proc/cmdline 可以查看内核参数

内核参数参考文档,若果没有,请安装

  /usr/share/doc/kernel-doc-2.6.32/Documentation/kernel-parameters.txt

识别硬盘设备:

    (hd#,#)

        hd# : 磁盘编号,用数字表示,从0开始

        # : 分区编号,用数字表示,从0开始

        (hd0,0) : 表示第一块硬盘,第一个分区

手动在 grub 命令行接口启动系统:

grub> root (hd#,#)

grub> kernel /vmlinuz-VERSION-RELEASE ro root=/dev/DEVICE

grub> initrd /initramfs-VERSION-RELEASE.img grub> boot


grub 配置文件:

/boot/grub/grub.conf

blob.png


default=#: 设定默认启动的菜单项;落单项(title)编号从0开始 

timeout=#:指定菜单项等待选项选择的时长 

splashimage=(hd#,#)/PATH/TO/XPM_FILE:菜单背景图片文件路径 hiddenmenu:隐藏菜单

password [--md5] STRING: 启动菜单编辑认证

title TITLE:定义菜单项“标题”, 可出现多次

root (hd#,#):grub查找stage2及kernel文件所在设备分区;为grub“根” 

kernel /PATH/TO/VMLINUZ_FILE [PARAMETERS]:启动的内核

initrd /PATH/TO/INITRAMFS_FILE: 内核匹配的ramfs文件

password [--md5] STRING: 启动选定的内核或操作系统时进行认证


grub-md4-crypt 命令

破解root口令 : 启动系统时,设置其运行级别1

进入单用户模式:

(1) 编辑grub菜单(选定要编辑的title,而后使用e命令)

(2)在选定的kernel后附加 1,s,S或single 都可以

(3)在kernel所在行,键入 'b' 命令

grub安装

(1) grub-install :

    安装 grub  stage1 和 stage1_5 到 /dev/DISK 磁盘上,复制GRUB相关文件到 DIR/boot 目录下

    grub-install --root-directory=DIR /dev/DISK

(2)grub

    grub> root (hd#,#)

    grub> setup (hd#)

自制Linux系统

(1)分区并创建文件系统

    fdisk /dev/sdb

    分两个必要的分区

    /dev/sdb1 对应 /boot  /dev/sdb2 对应根 /

    创建文件系统 mkfs.ext4 /dev/sdb1   mkfs.ext4 /dev/sdb2

(2)挂载boot分区

    mkdir /mnt/boot

    mount /dev/sdb1 /mnt/boot

(3)安装grub

    grub-install  --root-directory=/mnt  /dev/sdb

(4)恢复内核和initramfs文件

    cp /boot/vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64    /mnt/boot/

    cp /boot/initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img    /mnt/boot

(5)建立grub.conf

    vim /mnt/boot/grub/grub.conf

        default=0

        timeout=5

        title=nineven linux

        root (hd0,0)

        kernel /vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 root=/dev/sda2 selinux=0 init=/bin/bash

        initrd /initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img

(6)挂载跟系统

    mkdir /mnt/sysroot

    mount /dev/sdb2 /mnt/sysroot

    mkdir -pv /mnt/sysroot/{etc,lib,lib64,bin,sbin,tmp,var,usr,sys,proc,opt,home,root,boot,dev,mnt,media}

    复制bash和相关的库文件

    复制相关命令及相关库文件,比如: ls ,cat ,vim ,reboot ,fdisk ,mount ,hostname 等待

(7)验证bash是否可用

    chroot /mnt/sysroot

(8)同步数据到磁盘上

    sync 命令,多执行几次



系统救援

在根文件系统无法使用时需要,比如 /bin/mount 删除

对系统没有特殊要求

从光盘引导(boot.iso或者安装光盘)

从USB盘(由boot.iso制作)引导

文件系统重组

    Anaconda 将会询问是否应该挂载文件系统

    /mnt/sysimage/*

    /mnt/stage2

    $PATH包括硬盘的目录

文件系统节点

    提供系统特定的设备文件

    mknod 了解 major/minor #'s

系统在引导期间,很重要的一个过程就是init进程读取其配置文件 /etc/inittab ,启动系统基本服务程序及默认运行级别的服务程序完成系统引导,如果 /etc/inittab 误删除或修改错误,Linux将无法正常启动。此时,只有通过救援模式才可以解决此类问题

若有备份文件,则恢复方法如下:

进入救援模式,执行 chroot 命令后,如果有此文件的备份(强烈建议系统中的重要数据目录,如 /etc ,/boot 等要进行备份),直接将备份文件拷贝回去,退出重启即可。如果是配置文件修改错误,比如较典型的 /boot/grub/grub.conf 及 /etc/passwd 的文件修改错误,也可以直接修政恢复,假设备份文件在 /etc/inittab.bak ,则在救援模式下执行:chroot /mnt/sysimage    cp /etc/inittab.bak /etc/inittab

若没有备份文件,则恢复方法如下:

如果一些配置文件丢失或软件误删除,且无备份,可以通过重新安装软件包来恢复,首先查找到 /etc/inittab 属于哪一个RPM包

[root@localhost /]# rpm -qf /etc/inittab 
initscripts-9.03.53-1.el6.centos.x86_64

退出chroot 模式,挂载存放rpm包的安装光盘(在救援模式下,光盘通常挂载在 /mnt/source 目录下)

mount /dev/sr0 /mnt/source

CentOS6 系统的rpm包存放在光盘的Packages目录下,要修复的银盘系统的根目录在 /mnt/sysimage 修复时需要使用 --root选项指定其位置。覆盖安装 /etc/inittab文件所在的rpm包

rpm -ivh --replacepkgs|force /mnt/soruce/Packages/initscripts-9.03.53-1.el6.centos.x86_64.rpm -r /mnt/sysimage

其中的rpm命令选项“--replacepkgs”表示覆盖安装,执行完成后,即已经恢复了此文件 

如果想只提取RPM包中的/etc/inittab文件进行恢复,可以在进入救援模式后,执行命令: 

# rpm2cpio /mnt/source/Packages/initscripts-9.03.491.el6.centos.x86_64.rpm| cpio -idv ./etc/inittab 
# cp etc/inittab /mnt/sysimage/etc

注意此命令执行时不能将文件直接恢复至/etc目录,只能提取到当前目录下,且恢复的文件名称所在路径要写完整的路径。提取文件成功后,将其复制到根分区所在的/mnt/sysimage目录下相应位置即可



先解压 gunzip 

cat initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img |cpio -id 解压

cpio -tv 查看

mkinitrd initramfs-`uname -r`.img `uname -r``

chroot /mnt/ 切换根 救援模式 

ntsysv 改启动模式

ntsysv --level=2 指定模式

runlevel 查看当前运行级别

cat /proc/cmdline  #内核参数

内核参数: /usr/share/doc/kernel-doc-2.6.32/Documentation/kernel-parameters.txt

yum install -y ImageMagick

convert -resize 640x480 -colors 14 win.png win.xpm

gzip wim.xpm

vim /etc/grub.conf



  • Linux系统启动和内核管理及系统救援已关闭评论
  • 1,495 views
    A+
发布日期:2016年09月10日  所属分类:linux
标签: