linux启动引导与修复

linux启动引导与修复

十月 30, 2020

一、系统运行级别

1、运行级别

Linux默认有7个运行级别

运行级别 含义
0 关机
1 单用户模式，可以想象为windows的安全模式，主要用于系统修复
2 不完全的命令行模式，不含NFS服务
3 完全的命令行模式，就是标准字符界面
4 系统保留
5 图形模式
6 重启动

在Linux系统中可以使用runlevel命令来查看系统的运行级别，命令如下：

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[root@localhost ~]# runlevel 
N 3 
#N代表进入这个级别前，上一个是哪个级别。3代表当前级别

在这个命令的结果中，“N 3”中的N代表进入这个级别前，上一个级别是什么，3代表当前级别。“N”就是None的意思，也就是说系统是开机直接进入的3运行级别，没有上一个运行级别。那如果是从图形界面切换到字符界面的话，再查看运行级别，就应该是这样的：

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[root@localhost ~]# runlevel 
5 3   
#代表是由5级别进入的3级别

那么可以手工改变当前的运行级别吗？当然可以了，只要使用init命令（注意着不是init进程）即可，命令如下：

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[root@localhost ~]# init 5
#进入图形界面，当然要已经安装了图形界面才可以
[root@localhost ~]# init 0
#关机
[root@localhost ~]# init 6
#重启动

不过要注意使用init命令关机和重启动，并不是太安全，容易造成数据丢失。所以推荐大家还是使用shutdown命令进行关机和重启

2、系统默认运行级

知道了运行级别的作用，我们回到系统启动过程中来。/etc/init/rcS.conf配置文件调用/etc/inittab配置文件的目的就是为了确定系统的默认运行级别，也就是系统一开机后会进入那个运行级别。这个文件的内容如下：

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[root@localhost ~]# vim /etc/inittab
# inittab is only used by upstart for the default runlevel.
# 
# ADDING OTHER CONFIGURATION HERE WILL HAVE NO EFFECT ON YOUR SYSTEM.
# 
# System initialization is started by /etc/init/rcS.conf
#系统会先调用/etc/init/rcS.conf
# Individual runlevels are started by /etc/init/rc.conf
#再调用/etc/init/rc.conf，在不同的运行级别启动不同的服务
# Ctrl-Alt -Delete is handled by /etc/init/control-alt-delete.conf
#通过这个配置文件判断Ctrl+Alt+Delete热启动键是否可用
# Terminal gettys are handled by /etc/init/tty.conf and /etc/init/serial.conf,
# with configuration in /etc/sysconfig/init.
#判断系统可以启动的本地终端数量，及终端的基本设置（如颜色）
# For information on how to write upstart event handlers, or how
# upstart works, see init(5), init(8), and initctl(8).
# 
# Default runlevel. The runlevels used are:
#   0 - halt (Do NOT set initdefault to this)
#   1 - Single user mode 
#   2 - Multiuser, without NFS (The same as 3, if you do not have networking)
#   3 - Full multiuser mode
#   4 - unused
#   5 - X11 
#   6 - reboot (Do NOT set initdefault to this) 
#很眼熟吧，就是刚刚的0-6的运行级别的说明id:3:initdefault:
#这就是系统的默认运行级别，也就是系统开机后直接进入哪个运行级别

注意这里的默认运行级别只能写3或5，其他的级别要不就是关机重启，要不就是保留或单用户，都不能作为系统默认运行级别的。

3、 /etc/rc.d/rc.local文件

这个配置文件会在用户登陆之前读取，这个文件中写入什么命令，在每次系统启动时都会执行一次。也就是说，我如果有任何需要在系统启动就运行的工作，只需要写入/etc/rc.d/rc.local这个配置文件即可。这个文件内容如下：

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[root@localhost ~]# ll /etc/rc.local 
lrwxrwxrwx. 1 root root 13 4月    10 21:46 /etc/rc.local -> rc.d/rc.local
#有个链接文件，两个文件修改哪一个都可以
[root@localhost ~]# vi /etc/rc.d/rc.local
#!/bin/sh
# 
# This script will be executed *after* all the other init scripts.
# You can put your own initialization stuff in here if you don't
# want to do the full Sys V style init stuff.touch /var/lock/subsys/local
#默认会touch这个文件，每次系统启动时touch这个文件，这个文件的修改时间就是系统的启动时间了。/etc/rc.d/init.d/httpd start
#如果写入RPM包安装的apache的启动命令，apache服务就会开机时自动启动了。

二、启动引导程序（Boot Loader）

早期的Lilo引导程序已经不是很常见了，grub相比来讲有很多优势，主要有：

  • 支持更多的文件系统；
  • grub的主程序可以直接在文件系统中查找内核文件；
  • 在系统启动时，可以利用grub的交互界面编辑和修改启动选项；
  • 可以动态的修改grub的配置文件，这样在修改配置文件之后不需要重新安装grub，而只需要重新启动就可以生效了。

1 /boot/grub目录

grub的作用有以下几个：第一是加载操作系统的内核；第二是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；第三还可以调用其他的启动引导程序，来实现多系统引导。

grub的配置文件主要是放置在/boot/grub/目录中的，我们来看看这个目录下到底有哪些文件吧：

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[root@localhost ~]# cd /boot/grub/
[root@localhost grub]# ll -h  
总用量 274K
-rw-r--r-- . 1 root root   63 4月  10 21:49 device.map
#grub中硬盘的设备文件名与系统的设备文件名的对应文件
-rw-r--r-- . 1 root root  14K 4月  10 21:49 e2fs_stage1_5
#ext2/ext3文件系统的stage 1.5文件
-rw-r--r-- . 1 root root  13K 4月  10 21:49 fat_stage1_5
#FAT文件系统的stage 1.5文件
-rw-r--r-- . 1 root root  12K 4月  10 21:49 ffs_stage1_5
#FFS文件系统的stage 1.5文件
-rw-------. 1 root root  737 4月  10 21:49 grub.conf
#grub的配置文件
-rw-r--r-- . 1 root root  12K 4月  10 21:49 iso9660_stage1_5
#iso9660文件系统的Stage 1.5文件
-rw-r--r-- . 1 root root  13K 4月  10 21:49 jfs_stage1_5
#jfs文件系统的Stage 1.5文件
lrwxrwxrwx. 1 root root   11 4月  10 21:49 menu.lst -> ./grub.conf
#grub的配置文件。和grub.conf是软链接，所以两个文件修改哪个都可以
-rw-r--r-- . 1 root root  12K 4月  10 21:49 minix_stage1_5
#minix文件系统的Stage 1.5文件
-rw-r--r-- . 1 root root  15K 4月  10 21:49 reiserfs_stage1_5
#reiserfs文件系统的Stage 1.5文件
-rw-r--r-- . 1 root root 1.4K 11月 15 2010 splash.xpm.gz
#系统启动时，grub程序的背景图像
-rw-r--r-- . 1 root root  512 4月  10 21:49 stage1
#安装到引导扇区中的stage1的备份文件
-rw-r--r-- . 1 root root 124K 4月  10 21:49 stage2
#stage2的备份文件
-rw-r--r-- . 1 root root  12K 4月  10 21:49 ufs2_stage1_5
#UFS文件系统的Stage 1.5文件
-rw-r--r-- . 1 root root  12K 4月  10 21:49 vstafs_stage1_5
#vstafs文件系统的Stage 1.5文件
-rw-r--r-- . 1 root root  14K 4月  10 21:49 xfs_stage1_5
#xfs文件系统的Stage 1.5文件

其实这个目录中主要就是grub的配置文件和各种文件系统的stage1.5文件。不过grub的配置文件有两个/boot/grub/grub.conf和/boot/grub/menu.lst，这两个配置文件是软链接，所以修改哪一个都可以，我个人更习惯为grub.conf这个文件。

2、Grub的配置文件

1）、在grub中分区的表示方法

硬盘 分区 Linux中设备文件名 Grub中设备文件名
第一块SCSI硬盘 第一个主分区 /dev/sda1 hd(0,0)
- 第二个主分区 /dev/sda2 hd(0,1)
- 扩展分区 /dev/sda3 hd(0,2)
- 第一个逻辑分区 /dev/sda5 hd(0,4)
第二块SCSI硬盘 第一个主分区 /dev/sda1 hd(1,0)
- 第二个主分区 /dev/sda2 hd(1,1)
- 扩展分区 /dev/sda3 hd(1,2)
- 第一个逻辑分区 /dev/sda5 hd(1,4)

2）、grub的配置文件

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[root@localhost ~]# vi /boot/grub/grub.conf
default=0
timeout=5
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
#以上为grub整体设置

title CentOS (2.6.32-279.el6.i686)
	root (hd0,0)
	kernel                      /vmlinuz-2.6.32-279.el6.i686                 ro		root=UUID=b9a7a1a8-767f-4a87-8a2b-a535edb362c9 rd_NO_LUKS  KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_MD crashkernel=auto LANG=zh_CN.UTF-8 rd_NO_LVM rd_NO_DM rhgb quie
	initrd /initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img

default=0

默认启动第一个系统。也就是如果在等待时间结束后，用户没有选择进入哪一个系统，那么系统会默认进入第一个系统。如果有多系统并存，那么每个系统都会有自己的title字段，如果想要默认进入第二个系统，这里就可以设为default=1。

  • timeout=5

    等待时间，默认是5秒。也就是进入系统时，如果5秒内用户没有按下任意键，那么系统会进入default字段定义的系统。当然可以手工修改这个等待时间，如果timeout=0则不会等待直接进入系统，timeout=-1则是一直等待用户输入，而不会自动进入系统。

  • splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz

    这里是指定grub启动时的背景图像文件的保存位置的。记得CentOS 6.x启动时后台的蓝色图像吧，就是这个文件的作用哦。不过这个文件具体在哪里啊？已经说过了hd（0,0）代表第一个硬盘的第一个分区，而我的系统安装时/boot分区就是第一个分区，所以这个背景图像的实际位置就是/boot/grub/splash.xpm.gz。

  • hiddenmenu

    隐藏菜单。启动时默认只能看到读秒，而不能看到菜单，如果想要看到菜单需要按任意键。如果注释了这句话，那么启动时就能直接看到菜单了。

以上就是grub的整体设置，下面我们介绍CentOS系统的启动设置：

  • title CentOS (2.6.32-279.el6.i686)

    title就是标题的意思，也就是说在title后面写入的是什么，那么系统启动时在grub的启动菜单中看到的就是什么。

  • root (hd0,0)

    是指启动程序的保存分区。这里要注意啊，这个root并不是管理员哦。在我的系统中，/boot分区是独立划分的，而且设备文件名为/dev/sda1，所以在grub中，就被描述为hd(0,0)。

  • kernel /vmlinuz-2.6.32-279.el6.i686 ro root=UUID=b9a7a1a8-767f-4a87-8a2b-a535edb362c9 rd_NO_LUKS KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us rd_NO_MD crashkernel=auto LANG=zh_CN.UTF-8 rd_NO_LVM rd_NO_DM rhgb quiet

    • /vmlinuz-2.6.32-279.el6.i686：指定了内核文件的位置，这里的/是指/boot分区。

    • ro：启动时以只读方式挂载根文件系统，这是为了不让启动过程影响磁盘内的文件系统。

    • root=UUID=b9a7a1a8-767f-4a87-8a2b-a535edb362c9：指定根文件系统的所在位置。这里和以前的Li nux版本不太一样了，不再是通过分区的设备文件名或卷标号来指定，而是通过分区的UUID来进行指定。那么如何查询分区的UUID号呢？方法有很多种，最简单的办法就是查询/etc/fstab文件，命令如下：

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      [root@localhost ~]# cat /etc/fstab | grep "/ "  
      UUID=b9a7a1a8-767f-4a87-8a2b-a535edb362c9  /      ext4    defaults        1 1

      可以看到“/”分区的UUID和kernel行中的UUID是匹配的。注意一下，grep后的“/ ”，在/后是有空格的。

    • rd_NO_LUKS：禁用LUKS，LUKS用于给磁盘加密。

    • rd_NO_MD：禁用软RAID。

    • rd_NO_DM：禁用硬RAID。

    • rd_NO_LVM：禁用LVM。以上禁用都只是在启动过程中禁用，是为了加速系统启动的。

    • KEYBOARDTYPE=pc KEYTABLE=us：键盘类型。

    • crashkernel=auto：自动为crashkernel预留内存。

    • LANG=zh_CN.UTF-8：语言环境

    • rhgb：（redhat graphics boot）用图片来代替启动过程中的文字信息。启动完成之后可以使用dmesg命令来查看这些文字信息。

    • quiet：隐藏启动信息，只显示重要信息。

  • initrd /initramfs-2.6.32-279.el6.i686.img：指定了initramfs内存文件系统镜像文件的所在位置。

3、grub加密

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[root@localhost ~]# grub-md5-crypt 
Password: 
Retype password: 
#输入两次密码
$1$Y84LB1$8tMY2PibScmuOCc8z8U35/
#生成加密密码字串

这样就可以生成加密密码字串，这个字串是采用md5加密的，就是你的密码经md5编码之后的。我们会利用这个加密密码字串来加密grub配置文件。

grub菜单整体加密

如果只是加密单个启动菜单，grub的编辑模式是不能锁定的，还是可以按“e”键进入编辑模式。而且进入编辑模式后，是可以删除password字段的，再按“b”（boot 启动）键就可以不用密码直接进入系统。这时就需要给grub菜单整体加密了，整体加密后，如果想进入grub编辑界面必须输入正确的密码。加密方法其实只是把password字段换个位置而已，具体方法如下：

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[root@localhost ~]# vi /boot/grub/grub.conf
default=0
timeout=5
password --md5 $1$Y84LB1$8tMY2PibScmuOCc8z8U35/
#password选项放在整体设置处。
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz

但是这样加密，启动CentOS时，是不需要密码就能正常启动的。那我如果既需要grub的整体加密，又需要系统启动时输入正确的密码。那应该怎么做呢？很简单，方法如下：

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default=0
timeout=5
password --md5 $1$Y84LB1$8tMY2PibScmuOCc8z8U35/
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
title CentOS (2.6.32-279.el6.i686)
	lock
	#在title字段，加入lock。代表锁死，如果不输入正确的grub密码也不能启动

三、系统修复模式

1、单用户模式

我们先来看看单用户模式是怎么使用的吧。Linux的单用户模式有些类似Windows的安全模式，只启动最少的程序用于系统修复。在单用户模式（运行级别为1）中，Linux引导进入 根shell，网络被禁用，只有少数进程运行。单用户模式可以用来修改文件系统损坏、还原配置文件、移动用户数据等。

1)、如何进入单用户模式

2)、单用户模式常见的错误修复

我们已经进入单用户模式了，那么我们在单用户模式中主要可以修复哪些系统错误呢？我们举几个例子吧。

  • 遗忘root密码

    这是管理员最容易犯的错误，那么应该如何修复呢？当然是使用单用户模式进行修复了，进入单用户模式最大的特点就是不需要输入用户名和密码就能登录。既然已经登录了单用户模式，那么直接给root用户设定新密码即可。命令如下：

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[root@localhost /]# passwd root

  • 修改系统默认运行级别

    如果我们把系统的默认运行级别修改错误，比如改为了0或6，系统就不能正常启动了。这时也可以利用单用户模式进行修复，只要直接修改默认运行级别配置文件/etc/inittab，把系统默认运行级别修改回来即可。命令如下：

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[root@localhost /]# vi /etc/inittab
id:3:initdefault:
#把默认运行级别修改为3或5。注意系统的默认运行级别只能使用3或5

绝大多数系统错误都可以通过单用户模式进行修复，理论上是只要能够进入单用户模式，那么系统错误就可以被单用户模式修复。当然判断系统到底是哪里出现了问题，是需要不断的经验积累的

2、光盘修复模式

1）、如何进入光盘修复模式

如何进入光盘修复模式呢？首先你需要有系统光盘，或系统修复光盘。我们这里只需要把CentOS 6.x的第一张光盘放入光驱，然后重启系统。修改BIOS的启动顺序，让系统从光盘启动（具体方法参考系统安装章节）。就会看到如图13-11所示的光盘启动界面：

2）、光盘修复模式常见的错误修复

我们在光盘修复模式中主要可以修复什么错误呢？其实能在单用户模式中修复的错误，都能在光盘修复模式中修复。当然还可以修复一些在单用户模式下无法修复的错误，我们举几个例子。

  • 重要系统文件丢失，导致系统无法启动

如果系统中的重要系统文件丢失，当然会导致系统无法正常启动。这时也可以利用光盘修复模式修复。我们假设把/etc/inittab文件丢失了，我们通过系统启动过程知道这个文件是定义系统默认运行级别的，如果丢失了这个文件，系统当然不能正常启动，这时就需要进入光盘修复模式中了。然后需要利用chroot命令。命令格式如下：

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[root@localhost ~]# chroot 目录名

chroot命令的作用是“change root directory”改变系统根目录的意思。也就是可以把根目录暂时移动到某个目录当中。我们是通过光盘启动的光盘修复模式，所以我们现在所在的根目录不是真正的系统根目录，而是光盘的模拟根目录。系统根目录被当成外来设备放在了/mnt/sysimage/目录中。这时就需要chroot命令把我们现在的所在目录移动成真正的系统根目录。命令如下:

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bash-4.1# chroot /mnt/sysimage

这条命令执行之后，当前的根目录就已经是真正的系统根目录了。如果系统有任何错误都可以直接修复。比如/etc/inittab文件丢失了。这时如果我们曾经备份过系统重要文件，只需要把备份文件重新复制到/etc/目录下即可。如果没有备份的文件，就需要从rpm包中提取inittab文件，然后复制了。具体命令如下：

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bash-4.1# chroot /mnt/sysimage
#改变主目录
sh-4.1# cd /root
#进入root目录。因为默认进入的是/目录，如果不进入root，一会提取的inittab文件会报错
sh-4.1# rpm -qf /etc/inittab
initscripts-9.03.31-2.el6.centos.i686
#查询下/etc/inittab文件属于哪个包。如果系统中文件丢失不能查询，需要通过其他Linux系统查询
sh-4.1# mkdir /mnt/cdrom
#建立挂载点
sh-4.1# mount /dev/sr0 /mnt/cdrom
#挂载光盘
sh-4.1# rpm2cpio /mnt/cdrom/Packages/initscripts-9.03.31-2.el6.centos.i686.rpm | cpio -idv ./etc/inittab 
#提取inittab文件到当前目录
sh-4.1# cp etc/inittab /etc/inittab
#复制inittab文件到指定位置

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绝对路径。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。