Centos 系统启动及启动排错

unijun

　　     任何系统启动的第一步必然是加电，也就是按下电源开关，然后计算机硬件会主动读取BIOS来加载硬件设备，以及进行硬件设备的自我检测，之后系统会主动的读取第一个有引导程序的设备，该引导程序可以指定使用哪个内核来启动，并将其加载至内存当中运行，等所有硬件设备完全加载完成后，系统就真正启动起来了。稍后系统会操作一些外部程序开始准备软件的运行环境，之后加载一些系统运行所需要的软件程序，最后一步就是等待用户的登录操作。

　　    整体上来说系统启动分为以下几个过程：
　　1）加电自检：power on system test (POST)
　　2）选择启动顺序，加载MBR
　　     在硬件设备初始化之后，BIOS会列出一些可以启动的装置顺序，接下来就开始读取第一个可以启动的设备中操作系统的核心文件，但是由于不同的操作系统其文件系统格式不同，因此为了避免这些格式信息的“不兼容”问题，我们必须要以一个启动管理程序来处理这些核心文件加载问题，这个启动管理程序为：Boot Loader。

　　    #Boot Loader 的主要功能就是去识别、加载操作系统中的核心文件，并提交到内存中运行，进而来启动相应的操作系统。
　　    #Boot Loader 的另一个主要功能是提供菜单信息（可以向使用者提供不同的启动项目，来加载不同的操作系统），并将启动管理功能转交给其他的加载程序。
　　3）加载系统内核Kernel,并执行系统初始化信息
　　     在Boot Loader 开始读取操作系统内核文件后，接下来就会将内核文件解压缩后装载到内存当中，然后根据内核提供的功能开始测试与加载各个设备（CPU、硬盘、网卡等）。在这里我们采用了一种叫虚拟文件系统，它放置在/boot目录下，并且是一个以initrd开头的文件，这个initrd文件的特点是，能够通过Boot Loader 程序将其加载到内存中，然后这个文件会被解压缩并且在内存中模拟一个根文件系统，这个根文件系统能够提供一个可以运行的程序。
　　4）启动用户空间第一个执行的程序/etc/init
　　     在内核、硬件及驱动信息加载完毕后，内核会呼叫用户控件的第一个执行程序/etc/init，init程序主要功能是准备软件运行环境，包括系统的主机名称、网络配置、文件系统格式等其他服务的启动管理，而这些所有的操作都是通过init文件来定义的。在init文件的配置当中有一个非常重要的配置项目，那就是默认的的系统启动级别，启动级别就是为系统维护的目的而设定的，途径是设定启动或关闭服务实现的。级别分类如下图所示
　　
　　通常使用较多的默认级别为3或者5，服务基本上默认使用3级别，当然不同级别之间是可以进行切换的，切换方式为runlevel或who -r命令来查当前运行的级别。而init又是根据/etc/rc.d/rc.sysinit中定义的内容进行系统的初始化，/etc/rc.d/rc.sysinit所做的事情主要有以下几点：
　　    #根据配置文件中的设定来设定主机名

　　    #激活SELinux和udev

　　    #挂载所有定义在/etc/fstab文件中的文件系统

　　    #激活swap设备
　　    #检测根文件系统，并实现以实现读写重新挂载

　　    #设置系统时钟

　　    #根据/etc/sysctl.conf文件设定内核参数的值

　　    #激活LVM和RAID设备

　　    #加载额外的设备驱动程序
　　    #清理操作

　　     在/etc/rc.d/rc.sysinit初始化完成系统之后，此时的系统就已经顺利的开始工作了，只不过此时我们还要启动一同所需要的各项服务，这样主机才能提供一些我们需要的服务功能，如网络服务、dhcp服务等等。这里就的通过inittab里面提到的/etc/rc.d/rcS.d配置了，实际上就是通过目录下所有连接文件来决定如何启动或关闭服务，即所有以“s”开头的，都被传递start参数以启动，所有以“k”开头的，都被传递stop参数以停止。过程脚本如下图

　　
　　
　　
　　
　　
　　     在完成系统所有相关服务启动之后，接下来Linux就会启动终端或者是来向用户提供登录界面。例如，启动虚拟终端，一般启动6个虚拟终端，每个终端启动之后，会立刻通过此终端附加一个应用程序--login，如果默认级别为5，还会启动一个图形虚拟终端，会附加X应用程序。综上所述，系统的启动流程可以理解为，在BIOS读取相关信息之后，接下来就是去第一个可以启动的设备当中的MBR中读取Boot Loader信息，Boot Loader提供具有菜单功能、直接加载内核信息，以及相关的控制权转交功能，也就是说系统必须有Boot Loader，然后才能去加载内核。而Boot Loader存储于MBR当中，MBR只有512bytes，其中446bytes存储Boot Loader，而很显然的的446bytes根本不够用的，那么为了解决这个问题，Linux将Boot Loader的程序运行与配置项加载分成三个阶段来运行：
　　    #stage1、运行Boot Loader主程序，这个程序必须要被安装在启动区，即MBR中。因为MBR空间有限，因此在MBR当中仅安装Boot Loader的最小主程序，并没有安装Boot Loader的相关配置文件。
　　    #stage1_5、在MBR随后的扇区中存放，主要用于与stage2所在分区的文件系统进行交互。

　　    #stage2、通过Boot Loader加载所有配置文件及相关的环境参数信息，这些配置文件及相关的环境参数都存放于磁盘分区上的/boot目录下。如下图所示
　　
　　
　　由此可以得知在/boot/grub目录下最重要的是grub的配置文件及各种文件系统的定义，当Boot Loader读取了这些文件系统所定义的数据后，就能够识别文件系统并读取在该文件系统上的内核文件了。grub.conf的配置文件是什么样的，应该怎么设置呢，那我们先了解一下它的文件格式，如下图所示
　　
　　由图我们分解一下grub.conf文件的内容：
　　    #default=0 表示默认的启动条目，假如同事装有多个操作系统，0就表示的第一个title系统，1表示定义的第二个title系统，以此类推。

　　    #timeout=5 表示可供选择的等待的时间，如果超过5秒，则使用默认的启动条目dafault定义的内容。

　　    #splashimage=（hd0,0）/grub/splash.xpm.gz  定义启动时的背景图片信息

　　    #hiddenmenu 启动时是否要显示菜单，默认情况下是不显示不显示菜单信息，如果想要显示菜单信息，可以将该配置注释即可。

　　    #title 定义各个操作系统的名称

　　    #root 表示内核文件的存放位置，这里指定的是分区位置，而非根目录。

　　    #kernel 内核名称及一些启动时的核心参数，由于启动过程中需要挂载根目录，因此就需要指定根目录所在分区的位置，rhgb表示色彩显示，quiet表示静默模式加载内核。

　　    #initrd 就是前面提到的initrd，即虚拟文件系统。

　　     到这里，系统启动的整个过程也就介绍完了，那如果grub文件出现了问题，系统肯定就无法正常启动了，那我们就要分析Linux在Boot Loader的程序运行与配置项加载三个阶段来进行排错解决，下面举例说说在系统无法正常启动时如何去排错、修复：
　　一）破坏stage1后，修复并完成系统正常启动
　　1、系统无法正常启动,直接进入了光盘引导界面。
　　
　　2、进入rescue救援模式

　　
3、chroot /mnt/sysimage/ 改变到磁盘的根目录
   grub-install /dev/sda 安装grub引导程序到磁盘/dev/sda的MBR扇区。
　　
　　4、退出并重启
　　
　　5、修复成功
　　
　　二）破坏stage1_5后，修复并完成系统正常启动
　　1、无法读取stage1_5，无法完成正常启动

　　
　　2、进入救援模式
　　
　　
3、chroot /mnt/sysimage/ 改变到磁盘的根目录
   grub-install /dev/sda 安装grub引导程序到磁盘/dev/sda的MBR扇区。

4、root(hd0,0) 指定内核存放位置为第一个磁盘上的第一个分区

   setup (hd0,0) 启动安装tage1,Stage1_5,Stage2

　　5、重启，修复成功
　　

　　三）stage2破坏，缺失了/boot/grub下的所有文件，修复并完成系统正常启动
　　1、报错，系统无法完成正常启动

　　2、root(hd0,0) 指定内核存放位置为第一个磁盘上的第一个分区
　　   kernel /vmlinuz-2.6.32-696.e16.x84_64 ro root=/dev/sda2 设置内核文件路径，根文件系统所在设备
　　   initrd /initramfs-2.6.32-696.e16.x84_64 指明辅助内核完成启动的ramdisk文件路径在内存缓存
　　
　　3、boot重新启动程序
　　
　　4、修复成功

　　四）3个阶段全部损坏，/boot下所有文件全部缺失，修复并完成系统正常启动
　　1、报错，系统无法正常启动
　　
　　2、进入救援模式操作
　　
　　2、chroot /mnt/sysimage/ 改变到磁盘的根目录
   grub-install /dev/sda 安装grub引导程序到磁盘/dev/sda的MBR扇区。

3、mount /dev/cdrom /media  挂载光盘
   cp /media/isolinux/vmlinux /boot    mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)  生成initrd

4、vim /boot/grub/grub.conf 新建/grub.conf文件

5、exit退出救援模式，并重启


5、修复成功

五）/etc/fstab 及/boot下的所有文件全部损坏，修复并完成系统正常启动
1、文件缺失，系统无法正常启动


2、切换进入救援模式


3、mount /dev/sda2 /mnt/sysimage   挂载根目录
　　   blkid >> /mnt/sysimage/etc/fstab  将UUID信息导入根目录下的/etc/fstab中
　　   chroot /mnt/sysimage   切换进入根目录下
　　   vim /etc/fstab         进入/etc/fstab文件
　　
　　4、重新编辑/etc/fstab文件信息
　　
　　5、重启，再次进入救援模式

　　
　　
　　6、chroot /mnt/sysimage/ 改变到磁盘的根目录
   grub-install /dev/sda 安装grub引导程序到磁盘/dev/sda的MBR扇区。
　　

　　7、mount /dev/cdrom /media  挂载光盘
   cp /media/isolinux/vmlinux /boot    mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)  生成initrd

8、vim /boot/grub/grub.conf 新建/grub.conf文件

9、exit退出救援模式，并重启

10、修复成功
六）etc/fstab 文件、/etc/init/rcS.conf文件、 /etc/rc.d/rc.sysinit文件及/boot文件全部损坏，修复并启动系统
1、文件缺失，系统无法正常启动

2、切换进入救援模式


3、mount /dev/sda2 /mnt/sysimage   挂载根目录
   blkid >> /mnt/sysimage/etc/fstab  将UUID信息导入根目录下的/etc/fstab中
   chroot /mnt/sysimage   切换进入根目录下
   vim /etc/fstab         进入/etc/fstab文件

4、重新编辑/etc/fstab文件信息

5、重启，再次进入救援模式



6、chroot /mnt/sysimage/ 改变到磁盘的根目录
   grub-install /dev/sda 安装grub引导程序到磁盘/dev/sda的MBR扇区。


7、mount /dev/cdrom /media  挂载光盘
   cp /media/isolinux/vmlinux /boot    mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)  生成initrd

8、vim /boot/grub/grub.conf 新建/grub.conf文件

8、rpm -qf /etc/init/rcS.conf  rpm -qf /etc/rc.d/rc.sysinit  查询这两个文件来至哪个包

9、将这个压缩包复制到/app目录下，并解压


10、复制这两个文件到相应父目录下

11、退出救援模式，重启系统


12、完成修复，系统正常启动

      综上所述，我们可以了解到救援模式是维护Linux的有力武器，以上述几个例子讲解了它的应用方法，希望能够给大家一点启示，可以运用救援模式解决Linux系统启动的故障，但前提是我们必须充分理解Linux的引导过程，才能够对故障进行有效的判断和处理。