CentOS6啟動過程總結與GRUB問題修復-創(chuàng)新互聯(lián)

一、CentOS 6 的啟動流程

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• 第一步：加電自檢（POST）

  主要檢查硬件設備是否存在并能正常運行，如：CPU、內存、硬盤、風扇、輸入輸出設備等。自檢功能主要是通過BIOS來實現(xiàn)的，BIOS程序是裝載在一個硬件芯片CMOS上的，加電過程就是給CMOS通電，然后啟動BIOS程序，BIOS程序會根據(jù)CMOS上面的一些配置信息區(qū)讀取其他的硬件設備信息并檢測其是否存在并能正常運行，之后進行硬件設備的初始化。

• 第二步：選擇啟動順序，加載MBR

  按照BIOS中設置的Boot Sequence查找Boot Loader程序所在的設備。Boot Loader是一個程序，它依賴于一個硬件之上，這個硬件就是硬盤，準確的說為第一個可以啟動的硬盤的第一個扇區(qū)內，即MBR（Master Boot Record，主引導記錄）。

  Boot Loader的主要功能就是去識別、加載操作系統(tǒng)中的核心文件，并提交到內存中運行，進而來啟動對應的操作系統(tǒng)。另一個主要功能是提供菜單信息（可以提供不同的啟動項來加載不同的操作系統(tǒng)），并將啟動管理功能轉交給其他的加載程序。

• 第三步：加載系統(tǒng)內核（Kernel）文件，執(zhí)行系統(tǒng)初始化信息

  Boot Loader程序讀取操作系統(tǒng)的內核文件后，會將其解壓后裝載到內存當中，然后接管BIOS的工作開始測試并加載各個設備（CPU、硬盤、網(wǎng)卡等）。

  因為內核文件（Kernel）通常是存放在系統(tǒng)上的/boot目錄中，并且是以vmlinuz開頭的文件，此時內存程序還沒有加載到硬盤，因此無法讀取系統(tǒng)上的內核文件，而如果先去加載硬盤則必須有硬盤的驅動程序，因此這將會產(chǎn)生一個先后順序的問題，為了解決這個問題，Linux采用GRUB啟動管理程序來識別硬盤信息，RTUB程序的執(zhí)行過程需要三個階段，具體的執(zhí)行過程將在下面的第二章節(jié)介紹。

• 第四步：啟動第一個執(zhí)行程序/sbin/init

  在內核、硬件及驅動信息加載完畢后，內核會呼叫用戶控件的第一個執(zhí)行程序/sbin/init，init程序主要功能是準備軟件運行環(huán)境，包括系統(tǒng)的主機名稱、網(wǎng)絡配置、文件系統(tǒng)格式等其他服務的啟動管理。而這些所有的操作都是通過init的配置文件來定義的。

  在CentOS 5 中 init 的配置文件為：/etc/inittab

  在CentOS 6 中 init 的配置文件為：/etc/inittab，/etc/init/*.conf

  在init的配置文件中有個一非常重要的配置項目，那就是默認的系統(tǒng)啟動級別。啟動級別是為系統(tǒng)維護的目的而設定的，其實現(xiàn)方式是關閉或啟動對應級別下的服務。以下為init的7個運行級別：

• • 0：halt，關機

  • 1：Single user，單用戶模式，此級別允許以root用戶身份登錄，而無需認證，相當于windows的安全模式

  • 2：Multiuser，多用戶模式，需要用戶認證，會啟動網(wǎng)絡功能，但不會啟動NFS

  • 3：Full multiuser，完全多用戶模式，文本界面

  • 4：unused，預留級別，目前無特別的使用目的

  • 5：X11，正常級別，也是完全多用戶模式，圖形界面

  • 6：reboot，重啟

通常使用較多的默認級別為3或5，服務器上一般默認使用3級別，不同級別之間是可以進行切換的，切換方式為：init [0-6]，可以使用 who -r 或 run_leave命令查看運行級別。

• 第五步：運行系統(tǒng)初始化腳本

  根據(jù) init 的配置文件，先獲取默認的 runlevel，然后再執(zhí)行 /etc/rc.d/rc.sysinit 腳本完成系統(tǒng)初始化。

  系統(tǒng)初始化腳本所做的事情主要有：

     1、設定主機名（讀取/etc/sysconfig/network文件）

     2、激活 SELinux 和 udev

     3、打印文本歡迎信息

     4、掛載所有定義在/etc/fstab文件中的文件系統(tǒng)

     5、激活 swap 設備

     6、檢測跟文件系統(tǒng)，并實現(xiàn)以讀寫方式重新掛載

     7、設置系統(tǒng)時鐘

     8、根據(jù) /etc/sysctl.conf 文件設定內核參數(shù)的值

     9、激活LVM和RAID設備

     10、加載額外的設備驅動程序

     11、清理操作

• 第六步：啟動系統(tǒng)服務

  按照默認級別的參數(shù)N，執(zhí)行 /etc/rcN.d/ 目錄下設定的關閉和啟動相應的服務。

• 第七步：打印登錄提示符

二、GRUB程序的三個階段

• stage1：運行Boot Loader主程序，這個程序必須要被安裝在啟動區(qū)（MBR）。因為MBR空間有限，因此在MBR當中僅安裝Boot Loader的最小主程序，并沒有安裝Boot Loader的相關配置文件。

• stage1_5：存放在MBR隨后的扇區(qū)中，主要用于與stage2所在分區(qū)的文件系統(tǒng)進行交互。

• stage2：通過Boot Loader加載所有配置文件及相關的環(huán)境參數(shù)信息，這些配置文件及相關的環(huán)境參數(shù)都存放于磁盤分區(qū)上的/boot目錄下。

grup的配置文件路徑為：/boot/grub/grub.conf，內容如下：

• default：設定默認啟動的內核和操作系統(tǒng)，如果同時安裝了多個操作系統(tǒng)或內核，0表示定義的第一個title系統(tǒng)，1表示定義的第二個title系統(tǒng)，依次類推；

• timeout：設定系統(tǒng)啟動時選擇操作系統(tǒng)菜單的等待時間，單位是秒（s）；

• splashp_w_picpath：設定系統(tǒng)啟動時grub菜單的背景圖片。圖片格式為xpm，14bits顏色，大小為640*480，需要gzip壓縮；

• hiddenmenu：隱藏選擇菜單，默認情況下是不顯示菜單信息，如果想要顯示菜單，將該配置注釋即可；

• title：定義一個操作系統(tǒng)或系統(tǒng)內核，且包括下面內容：

      root：指明引導當前操作系統(tǒng)或內核文件所在的分區(qū)；

      kernel：指定文件路徑、根文件系統(tǒng)所在設備，以及傳遞給內核的參數(shù)。由于啟動過程中需要掛載跟目錄，因此需要指定根目錄所在的分區(qū)。內核參數(shù) rhgb表示色彩顯示，quiet表示靜默模式加載內核；

      initrd：指定用于輔助內核完成系統(tǒng)啟動的ramdisk文件路徑；

三、關于GRUB的調試

1、破解root用戶密碼

• 第一步：系統(tǒng)啟動時按任意鍵進入GRUB菜單，動作一定要快，默認是5s的倒計時

如上圖所示，可以使用上下鍵選擇要啟動的操作系統(tǒng)（這里只用一個）；

按“e”可以對選擇的項進行編輯；

按“a”可以對選擇的項進行內核參數(shù)修改；

按“c”可以進入命令行模式；

• 第二步：根據(jù)提示，選擇相應的菜單，然后按“a”，在原有內核參數(shù)的最后加上“1或s或S或single”的任意一個參數(shù)，表示進入單用戶模式，然后按回車鍵啟動系統(tǒng)

  

• 第三步：以單用戶模式進入系統(tǒng)后，使用passwd命令修改root用戶密碼，修改完之后重啟系統(tǒng)即可使用新的root用戶密碼登錄系統(tǒng)。

2、為GRUB菜單設置保護密碼

默認情況下進入GRUB菜單后不需要任何密碼就可以進行編輯，相對來說是比較危險的，因此可以修改 grub.conf 配置文件為GRUB菜單設置密碼保護，在 grub.conf 文件中的title字段上面新增一行pwssword PASSWD，password支持命令口令和加密口令，具體設置如下圖所示：

md5加密口令的生成命令為：grub-md5-crypt

在grub.conf文件中新增password后，再次進入GRUB菜單時如果想要編輯則必須按“p”鍵，然后通過密碼驗證后才能編輯，如下圖所示：

同理，在grub.conf 配置文件中的title內添加password，可以保護內核，即進入系統(tǒng)時需要輸入密碼驗證后才能啟動。

3、取消圖形界面的啟動，使用文本界面啟動

系統(tǒng)默認的啟動方式是圖形界面啟動，因此看不到系統(tǒng)的啟動過程，可以通過修改 grub.conf 配置文件設置成文本界面啟動，生產(chǎn)環(huán)境下也建議使用文本界面啟動，因為這種啟動方式可以看到整個過程，如果哪個服務在啟動過程中出錯可以及時發(fā)現(xiàn)。修改方法是把kernel參數(shù)中的rhgb和quiet刪除。

4、如果/boot下的文件損壞或丟失的恢復方法

• 第一步：使用安裝光盤進入救援模式，進入時需要根據(jù)提示手動選擇語言、鍵盤等

加載救援模式的過程中會提示硬盤上的系統(tǒng)已經(jīng)被找到并掛載到/mnt/sysp_w_picpath下，因此進入救援模式后可以使用 chroot /mnt/sysp_w_picpath 命令切換到硬盤上操作系統(tǒng)的根目錄下，因為救援模式下提供的命令比較有限，好多命令都不支持。

如果進入到救援模式后，沒有發(fā)現(xiàn)硬盤上的根文件系統(tǒng)，則需要使用相關命令查找并分析根文件系統(tǒng)所在硬盤分區(qū)位置，如果硬盤使用的是普通分區(qū)，則可以通過 blkid 命令和 fdisk -l 命令分析出根文件系統(tǒng)的分區(qū)位置，而如果硬盤使用的是LVM分區(qū)，則可以使用 lvscan 命令查看分區(qū)，并且需要使用 vgchange -ay 命令激活VG卷組。

分析出根文件系統(tǒng)所在分區(qū)后掛載根文件系統(tǒng)，然后檢查并修改fstab文件，如果該文件丟失，則手動創(chuàng)建一份，按照相應格式在其中添加掛載根文件系統(tǒng)的條目，然后重啟系統(tǒng)，直到能夠自動檢測出硬盤上的系統(tǒng)并掛載到/mnt/sysp_w_picpath下為止。

• 第二步：進入到硬盤的根文件系統(tǒng)后，使用mount命令掛載光盤，比如將光盤掛載到/mnt/cdrom上：

• 第三步：使用rpm命令安裝kernel包，安裝時會提示kernel已安裝，需要使用--force或--replacepkgs選項強制安裝。安裝完之后會在/boot目錄下自動生成initramfs文件和vmlinuz文件

vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64 和 initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img 是系統(tǒng)啟動時必要的兩個文件，缺一不可。

vmlinuz-2.6.32-642.el6.x86_64：內核文件，如果只是該文件丟失，可以從光盤或者相同版本的操作系統(tǒng)上拷貝。

initramfs-2.6.32-642.el6.x86_64.img：虛擬文件系統(tǒng)，通過Boot Loader程序能夠將其加載到內存中，然后這個文件會被解壓縮并且在內存中模擬一個跟文件系統(tǒng)，這個跟文件系統(tǒng)能夠提供一個可以運行的程序，通過該程序可以加載在啟動過程中所需要的核心模塊（RAID、LVM、SCSI等文件系統(tǒng)與磁盤的驅動程序），加載完成之后，會協(xié)助內核重新呼叫/sbin/init來執(zhí)行后續(xù)的正常啟動。如果只是該文件丟失，可以使用 mkinitrd /boot/initramfs-`uname -r`.img `uname -r` 重新生成 。

• 第四步：使用 grub-install 命令修復grub，需要注意的是該命令需要指定/boot目錄的父目錄，如果/boot的父目錄是根目錄（/），則可以省略 --root-directory=DIR 選項。該命令也可以修復/boot/grub下的文件

• 第五步：在/boot/grub下創(chuàng)建 grub.conf 配置文件，配置文件內容如下圖所示

• 第六步：使用exit命令退出硬盤中的文件系統(tǒng)，再使用reboot命令重啟系統(tǒng)

5、grub.conf文件損壞的修復

如果grub.conf文件損壞，則操作系統(tǒng)將不能正常啟動，此時手中如果有安裝光盤的話可以通過救援模式重新創(chuàng)建grub.conf文件，但如果沒有安裝光盤的話，可以通過以下方式修復：

• 第一步：如果grub.conf文件損壞，則系統(tǒng)系統(tǒng)時會自動進入grub的命令行模式，該模式下可以通過 help 命令查看幫助。使用root命令可以顯示當前grub所在硬盤的分區(qū)位置；

• 第二步：使用 root 命令指定內核存放的位置；

• 第三步：使用 kernel 命令設置kernel文件路徑及根文件系統(tǒng)所在設備，支持Tab命令補全；

• 第四步：使用 initrd 命令設置initramfs路徑，支持Tab命令補全；

• 第五步：使用 boot 命令啟動系統(tǒng)；

• 第六步：系統(tǒng)啟動后手工重新編寫 /boot/grub/grub.conf 配置文件。

四、在U盤上自制 Linux 系統(tǒng)

根據(jù) CentOS 6 的啟動過程，可以在U盤上自制一個定制版的Linux系統(tǒng)，首先需要劃分出一個/boot分區(qū)和一個根（/）分區(qū)，其次需要安裝grub，然后將內核文件和initramfs文件放入到U盤的/boot目錄下，最后創(chuàng)建必要的配置文件，具體步驟如下：

• 第一步：使用 fdisk 命令為U盤創(chuàng)建/boot分區(qū)和根分區(qū)，/boot分區(qū)（/dev/sdb1）大小為100M，根分區(qū)（/dev/sdb2）大小為6G

• 第二步：格式化分區(qū)，將/boot分區(qū)（/dev/sdb1）和根分區(qū)（/dev/sdb2）都格式化成ext4格式

• 第三步：分別將U盤上的boot（/dev/sdb1）分區(qū)和根分區(qū)（/dev/sdb2）掛載到當前系統(tǒng)的/mnt/boot和/mnt/sysroot上

• 第四步：使用 grub-install 命令安裝grub，注意需要指定所掛載U盤/boot分區(qū)的父目錄為/mnt

• 第五步：在/mnt/boot/grub目錄下創(chuàng)建grub.conf配置文件，該配置文件中需要在kernel參數(shù)配置項中關閉selinux，并指定init程序為/bin/bash

• 第六步：復制內核文件和initramfs文件到/mnt/boot目錄下

• 第七步：在/mnt/sysroot目錄下創(chuàng)建一級目錄

• 第八步：在/mnt/sysroot/bin目錄下創(chuàng)建fstab的自動掛載文件

• 第九步：復制bash命令及相關庫文件，注意bash命令和庫文件的路徑一定要放對，可以使用which命令查看bash路徑，使用ldd命令查看bash的依賴庫。

• 第十步：參考第九步，根據(jù)需求復制相應的命令及庫文件，可以使用腳本復制命令和庫，腳本內容如下：

[root@localhost ~]# cat copycmd.sh 
#!/bin/bash
 
ch_root="/mnt/sysroot"
[ ! -d $ch_root ] && mkdir $ch_root
bincopy() {
    if which $1 &>/dev/null; then
        local cmd_path=`which --skip-alias $1`
        local bin_dir=`dirname $cmd_path`
        [ -d ${ch_root}${bin_dir} ] || mkdir -p ${ch_root}${bin_dir}
        [ -f ${ch_root}${cmd_path} ] || cp -n $cmd_path ${ch_root}${bin_dir}
        return 0
    else
        echo "Command not found."
        return 1
    fi
}
 
libcopy() {
    local lib_list=$(ldd `which --skip-alias $1` | grep -Eo '/[^[:space:]]+')
    for loop in $lib_list;do
        local lib_dir=`dirname $loop`
        [ -d ${ch_root}${lib_dir} ] || mkdir -p  ${ch_root}${lib_dir}
        [ -f ${ch_root}${loop} ] || cp -n $loop ${ch_root}${lib_dir}
    done
}
read -p "Please input a command: " command
while [ "$command" != "quit" ];do
    if bincopy $command ;then
        libcopy $command
    fi
    read -p "Please input a command or quit: " command
done

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文章名稱：CentOS6啟動過程總結與GRUB問題修復-創(chuàng)新互聯(lián)
標題鏈接：http://bm7419.com/article18/dgopgp.html

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