Linux系统引导过程及引导修复详解

Linux系统引导过程及引导修复

前言： 在我们启动Linux系统时，需要先通电，接着系统会自动进行bios初始化，对硬件进行检测并初始化硬件时钟，之后就进入了 Linux系统引导过程。Linux系统引导过程的具体内容和引导修复方法将在下文中进行详细介绍。在进一步说明前，由于我们在引导修复时需要利用光盘进入系统，所以需要事先为虚拟机westosvm添加一个挂载了系统镜像的光驱，具体操作如下：
1）为虚拟机westosvm添加光驱
注意：添加光驱必须在虚拟机关机的状态下，添加后再开机

2）挂载系统镜像到光盘

1、磁盘引导

Linux系统磁盘上0磁道1扇区内的446字节数据存储的是Linux系统的主引导记录mbr，mbr会告诉系统下一步应该读取哪个分区的数据，其中了记录grub2引导文件的位置，当mbr数据丢失系统会因为找不到启动分区而停止启动。
a）实验步骤：问题模拟
1）查看系统启动分区/dev/vda1，其处于系统硬盘/dev/vda上

清空系统启动磁盘/dev/sda上的mbr数据

重启系统，系统找不到启动分区，停止启动

b）实验步骤：引导恢复
1）关闭虚拟机，设定用光驱启动系统，相当于读取光盘镜像内的数据，开启虚拟机，进入系统挽救模式

2）chroot /mnt/sysimage切换到真实系统环境的shell下，重新安装grub2到系统硬盘/dev/vda（系统启动分区/dev/vda1所在的硬盘）上，即可恢复/dev/vda上的主引导记录mbr，关闭SELINUX，其开启状态下会影响系统的启动速度，退出系统
3）关闭虚拟机，设定用硬盘启动系统，可以成功开启虚拟机，完成引导恢复

4、grub2文件引导

系统文件引导过程中需要用到以下两类引导文件：
一个主引导文件：/boot/grub2/grub.cfg
两个子引导文件：/boot/loader/entries/xxxxxxxxx.conf
主引导文件指定启动分区/boot位置，子引导文件指定系统启动时加载的文件名称，这两类文件丢失时系统无法启动。

问题一：主引导文件丢失
a）实验步骤：问题模拟
1）rm -fr /boot/grub2/grub.cfg删除主引导文件

2）重启虚拟机，无法成功开启，显示手动引导界面

b）实验步骤：引导恢复
1）进行手动引导：通过df命令查看包含系统启动文件的/boot分区位于/dev/vda1（系统第一块磁盘的第一个分区），系统启动时还需要读取根目录中的一些数据，/dev/vda3为系统根目录所在的设备
根据查询结果手动指定系统启动磁盘、指定系统启动内核、挂载根目录、指定系统初始化镜像，开启虚拟机

2）grub2-mkconfig > /boot/grub2/grub.cfg重新生成主引导文件，引导恢复完成

问题二：子引导文件丢失
a）实验步骤：问题模拟
1）rm -fr /boot/loader/entries/xxxxxxxxx.conf删除子引导文件，重启虚拟机，无法成功开启（如问题一）
b）实验步骤：引导恢复
1）手动引导，开启虚拟机（如问题一）
2）kerne-install add 内核版本号内核镜像重新生成内核引导文件，引导恢复完成
注意：在生成内核引导文件前，需要先复制生成过程所需的辅助文件bls.conf到/boot下

5、内核加载

系统启动过程中通过加载/boot/vmlinuz-$(uname -r)这一内核初始化硬件设备，内核丢失后，系统报错无法重新启动。

a）实验步骤：问题模拟
1）rm -fr /boot/vmlinuz-$(uname -r)删除/boot下的系统内核

2）重启虚拟机，系统报错缺少内核文件，无法启动

b）实验步骤：引导恢复
1）关闭虚拟机，设定用光驱启动系统，相当于读取光盘镜像内的数据，开启虚拟机，进入系统挽救模式

2）复制光驱系统中usr下的内核文件到/boot中即可完成恢复

3）关闭虚拟机，设定用硬盘启动系统，可以成功开启虚拟机

6、系统初始化镜像

系统启动过程中需要利用系统初始化镜像/boot/initramfs-4.18.0-80.el8.x86_64.img来实现以下功能：加载系统时钟；加载selinux；加载系统主机信息；加载/etc/fstab文件中磁盘挂载策略；加载磁盘配额；初始化系统程序开启开机启动服务；开启虚拟控制台；开启图形等等。系统初始化镜像丢失后，系统报错无法重新启动。
a）实验步骤：问题模拟
1）rm -fr /boot/initramfs-xxxxx.img删除/boot下的系统初始化镜像

2）重启虚拟机，系统报错缺少系统初始化镜像文件，无法启动

b）实验步骤：引导恢复
1）关闭虚拟机，设定用光驱启动系统，开启虚拟机，进入系统挽救模式
2）使用mkinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)命令重新生成系统初始化镜像文件

3）关闭虚拟机，设定用硬盘启动系统，可以成功开启虚拟机

7、系统启动分区

系统在启动时需要首先读取/boot分区下的信息，其中包含了引导文件、系统内核文件、系统初始化镜像文件等数据，/boot分区下所有文件丢失后，系统无法正常启动。
a）实验步骤：问题模拟
1）rm -fr /boot/*删除/boot下的所有文件

2）重启虚拟机，系统无法启动

b）实验步骤：引导恢复
1）关闭虚拟机，设定用光驱启动系统，开启虚拟机，进入系统挽救模式
2）重新安装grub2到系统硬盘/dev/vda（系统启动分区/dev/vda1所在的硬盘）上，恢复/dev/vda上的主引导记录mbr；将光驱挂载到/mnt目录下，进入/mnt/BaseOS/Packages，重新安装系统内核（/boot下的文件都是在系统内核安装过程中自动生成的）；重新生成主引导文件，恢复完成

3）关闭虚拟机，设定用硬盘启动系统，可以成功开启虚拟机

8、系统启动级别

系统默认启动级别为5，即有图形网络模式，当系统默认启动级别改变时，系统有可能无法正常启动。
系统启动级别分别为：

级别号	含义
0	关机
1	单用户
2	无图形网络模式
3	无图形网络模式
4	无图形网络模式
5	有图形网络模式
6	重启

a）实验步骤：问题模拟
1）设定系统默认启动级别为6，重启虚拟机，系统会一直处于重启状态，无法开启虚拟机

b）实验步骤：引导恢复
1）在开机选择界面按 e 进入到引导文件编辑模式

2）在内核加载选项最后加入启动级别5，ctrl+x后可以成功开启虚拟机

3）设定系统默认启动级别为5，引导恢复完成

9、超级用户密码破解

超级用户登录密码忘记时，可以通过以下方式重置超级用户密码
实验步骤：引导恢复
1）在开机选择界面按 e 进入到引导文件编辑模式

2）在内核加载选项最后进行删除，删除到ro选项，更改ro为rw，加入rd.break参数终止系统启动进入单用户模式，ctrl+x启动虚拟机

3）切换到真实系统环境的shell下，修改超级用户密码，建立 /.autorelabel 文件，当 /.autorelabel文件存在时selinux会重新初始化，避免系统中存在的加强级内核防火墙使更改不生效

4）重启虚拟机，超级用户密码更改完成，可以成功登录超级用户