Linux系统启动过程

Centos6系统启动过程及相关配置文件
Centos7系统启动过程及相关配置文件
实战-加密grub防止黑客通过单用户系统破解root密码

Centos6系统启动过程及相关配置文件

Centos6系统启动过程

加载 BIOS 的硬件信息，跟据设定取得第一个可开机引导设置，如：光驱，硬盘，网络，USB。
读取硬盘中 MBR 的 boot Loader 就是 grub引导
GRUB（GRand Unified Bootloader简称“GRUB”）是一个来自GNU项目的多操作系统启动程序。
MBR的硬盘的0柱面、0磁头、1扇区称为主引导扇区（也叫主引导记录MBR）。它由三个部分组成，主引导程序、硬盘分区表DPT（Disk Partition table）和硬盘有效标志（55AA）。
依据 boot loader 的设定，到引导分区加载 Kernel ，Kernel 会开始侦测硬件并加载驱劢程序；
在硬件驱动成功后，Kernel 会主动执行 init 程序，而 init 会取得 run-level 信息；
init 执行 /etc/rc.d/rc.sysinit 文件来准备软件执行的作业环境 (如网络、时区等)；
init 执行 run-level 下各个服务并启动 (script 方式)；
init 执行开机后自动运行脚本 /etc/rc.d/rc.local 文件；
init 执行虚拟终端机控制程序 mingetty 来启动 login 程序，最后就等待用户登入啦；

为什么MBR分区表，只能分4个主分区？

磁盘默认一个扇区大小为：512字节。MBR由以下3部分组成：

一部分是：主引导程序（boot loader）占446个字节。主引导程序，它负责从活动分区中装载，并运行系统引导程序。
第二部分是Partition table区（分区表），即DPT，占64个字节，硬盘中分区有多少以及每一分区的大小都记在其中。每个分区表项长16个字节，16*4=64字节。为分区项1、分区项2、分区项3、分区项4。64字节只存4个分区表。
第三部分是MBR有效标识位，占2个字节，固定为55AA。如果这个标志位0xAA55，就认为这个是MBR。所以：16*4+446+2=512

Centos6启动相关的配置文件

[root@xuegod64 Desktop]# vim /boot/grub/grub.conf

default=0 设定默认启动菜单项，当系统中有多个内核时，0表示默认加载第1个，1表示第2个内核
timeout=5 菜单项等待选项时间为5s
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz 指明菜单背景图片路径为
hiddenmenu 隐藏菜单
title CentOS (2.6.32-358.6.1.el6.x86_64)  定义菜单项
root (hd0,0)  grub查找stage2及kernel文件所在设备分区，grub的根
kernel /vmlinuz-2.6.32-358.6.1.el6.x86_64 ro root=/dev/vg_have/lv_root rd_NO_LUKS LANG=en_US.UTF-8 SYSFONT=latarcyrheb-sun16 crashkernel=auto rhgb quiet 启动的内核
initrd /initramfs-2.6.32-358.6.1.el6.x86_64.img 内核匹配的ramfs文件

修改系统启动级别：

[root@xuegod64 Desktop]# vim /etc/inittab

# 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)
# 
id:3:initdefault:    # 这里决定系统启动的级别

Centos7系统启动过程及相关配置文件

Centos7系统启动过程

CentOS7引导顺序

UEFi或BIOS初始化，运行POST开机自检
选择启动设备
引导装载程序, centos7是grub2
加载装载程序的配置文件：/etc/grub.d/ /etc/default/grub /boot/grub2/grub.cfg
加载内核选项
加载initramfs初始化伪文件系统
内核初始化，centos7使用systemd代替init
执行initrd.target所有单元，包括挂载/etc/fstab
从initramfs根文件系统切换到磁盘根目录
systemd执行默认target配置，配置文件/etc/systemd/system/default.target
systemd执行sysinit.target初始化系统及basic.target准备操作系统
systemd启动multi-user.target下的本机与服务器服务
systemd执行multi-user.target下的/etc/rc.d/rc.local
Systemd执行multi-user.target下的getty.target及登录服务
systemd执行graphical需要的服务

centos7启动过程：

[root@love logs]# find /boot/ -name *img*
/boot/grub2/i386-pc/core.img
/boot/grub2/i386-pc/boot.img

Systemd运行原理-了解一下

Systemd概述：systemd即为system daemon [ˈdi:mən]

守护进程，是linux下的一种init软件,开发目标是提供更优秀的框架以表示系统服务间的依赖关系，并依此实现系统初始化时服务的并行启动，同时达到降低Shell的系统开销的效果，最终代替现在常用的System V与BSD风格init程序。

与多数发行版使用的System V风格init相比，systemd采用了以下新技术：

采用Socket激活式与总线激活式服务，以提高相互依赖的各服务的并行运行性能；
用Cgroups代替PID来追踪进程，以此即使是两次fork之后生成的守护进程也不会脱离systemd的控制。

unit对象：unit表示不同类型的systemd对象，通过配置文件进行标识和配置；文件中主要包含了系统服务、监听socket、保存的系统快照以及其它与init相关的信息

Systemd配置文件：

/usr/lib/systemd/system/ #这个目录存储每个服务的启动脚本，类似于之前的/etc/init.d/
/run/systemd/system/ #系统执行过程中所产生的服务脚本，比上面目录优先运行
/etc/systemd/system/ #管理员建立的执行脚本，类似于/etc/rc.d/rcN.d/Sxx类的功能，比上面目录优先运行

注意：对于新创建的unit文件，或者修改了的unit文件，要通知systemd重载此配置文件,而后可以选择重启

[root@love ~]# systemctl daemon-reload

总结：centos5-6-7 3个系统版本启动过程：

CentOS 5: SysV init
CentOS 6: Upstart
CentOS 7: Systemd

管理系统服务

命令： systemctl COMMAND name.service

-	CentOS6	CentOS7
启动	service name start	systemctl start name.service
停止	service name stop	systemctl stop name.service
重启	service name restart	systemctl restart name.service
状态	service name status	systemctl status name.service
重载或重启服务(先加载，再启动)		- systemctl reload-or-restart name.service

chkconfig命令的对应关系

-	CentOS6	CentOS7
设定某服务开机自启	chkconfig name on	systemctl enable name.service
设定某服务开机禁止启动	chkconfig name off	systemctl disable name.service
查看所有服务的开机自启状态	chkconfig --list	systemctl list-unit-files --type service
用来列出该服务在哪些运行级别下启用和禁用	chkconfig sshd –list	ls /etc/systemd/system/*.wants/sshd.service
查看服务是否开机自启		- systemctl is-enabled name.service

服务状态

[root@love ~]# systemctl list-unit-files #显示状态

loaded	Unit配置文件已处理
active(running)	一次或多次持续处理的运行
active(exited)	成功完成一次性的配置
active(waiting)	运行中，等待一个事件
inactive	不运行
enabled	开机启动
disabled	开机不启动
static	开机不启动，但可被另一个启用的服务激活

运行级别

Centos6下Linux运行级别0-6的各自含义

0：关机模式
1：单用户模式，用于破解root密码
2：无网络，支持的多用户模式
3：有网络支持的多用户模式（一般叫字符界面，工作中最长使用的模式）
4：保留，未使用
5：有网络支持，支持图形界面，支持的多用户模式（图形界面）
6：重新引导系统，及重启

可以在不同级别下，设置服务是否随系统启动运行。在CentOS7上运行级别的含义已经和之前不同了，已由.target来代替运行级别，我们可以称target为目标态，我们可以通过target定制更符合我们工作运行环境。

[root@love ~]# ls /usr/lib/systemd/system/*.target # 查看我们的机器上有多少个target
[root@love ~]# ll /usr/lib/systemd/system/*.target | grep runlevel
lrwxrwxrwx. 1 root root 15 9月 19 2017 /usr/lib/systemd/system/runlevel0.target -> poweroff.target
lrwxrwxrwx. 1 root root 13 9月 19 2017 /usr/lib/systemd/system/runlevel1.target -> rescue.target
lrwxrwxrwx. 1 root root 17 9月 19 2017 /usr/lib/systemd/system/runlevel2.target -> multi-user.target
lrwxrwxrwx. 1 root root 17 9月 19 2017 /usr/lib/systemd/system/runlevel3.target -> multi-user.target
lrwxrwxrwx. 1 root root 17 9月 19 2017 /usr/lib/systemd/system/runlevel4.target -> multi-user.target
lrwxrwxrwx. 1 root root 16 9月 19 2017 /usr/lib/systemd/system/runlevel5.target -> graphical.target
lrwxrwxrwx. 1 root root 13 9月 19 2017 /usr/lib/systemd/system/runlevel6.target -> reboot.target

注：发现在runlevel2-4 都是调用multi-user.target这个unit。所以在Centos7上runlevel2-4是一个意思

[root@love ~]# systemctl list-unit-files --type target # 查看所有target的状态
[root@love ~]# systemctl list-dependencies runlevel3.target # 查看3级别Unit 的所有依赖。

Unit 之间存在依赖关系：A 依赖于 B，就意味着 Systemd 在启动 A 的时候，同时会去启动 B。也可以理解也3运行级别下都开启哪些服务
在CentOS7上所谓的目标态，其实就是由各种指定的服务和基础target组合而成的。

运行级别的切换

systemctl set-default name.target来修改我们的目标态。

实战-加密grub防止黑客通过单用户系统破解root密码

实战场景：如何防止别人恶意通过单用户系统破解root密码，进入系统窃取数据？

给grub加密，不让别人通过grub进入单用户。

基于Centos6进行grub加密

[root@love ~]# grub-md5-crypt
Password: 123456
Retype password: 123456
$1$oaqo5$3d/cmTosm68jTw6o1wCu31
[root@love init]# vim /boot/grub/grub.conf
#boot=/dev/sda
default=0
timeout=5
splashimage=(hd0,0)/grub/splash.xpm.gz
hiddenmenu
password --md5 $1$oaqo5$3d/cmTosm68jTw6o1wCu31
title Red Hat Enterprise Linux (2.6.32-220.el6.x86_64)
root (hd0,0)

# 重启测试：
# 编辑grub时，需要按下p键，然后输入密码：123456

基于Centos7进行grub加密

# 生成密码
[root@love ~]# grub2-mkpasswd-pbkdf2
# 输入口令： 123456
Reenter password:  123456
PBKDF2 hash of your password is
grub.pbkdf2.sha512.10000.8F355BAB512AFB7B8C990A1FEB887B8F2F3F1C54467E9B9F0535F2268E1FFC5F4E8D33F7633D7FBEC25B2039C6D8B3226A90528D4883AB9B99E391A4965D069F.DDE992693BE2C09FFEEC1149120B6B84DBAB933DE6CF7BFF718E1DDC858AB73EE32CFF45EB7F06AC45AA6792E91C4CD09E2B445FC288C47E79F537DBBABAD756

[root@love ~]# vim /etc/grub.d/00_header # 在最后后面添加如下内容，注mk这个用户名可以换成自己的用户名
cat <<EOF
set superusers='mk'
password_pbkdf2 mk
grub.pbkdf2.sha512.10000.8F355BAB512AFB7B8C990A1FEB887B8F2F3F1C54467E9B9F0535F2268E1FFC5F4E8D33F7633D7FBEC25B2039C6D8B3226A90528D4883AB9B99E391A4965D069F.DDE992693BE2C09FFEEC1149120B6B84DBAB933DE6CF7BFF718E1DDC858AB73EE32CFF45EB7F06AC45AA6792E91C4CD09E2B445FC288C47E79F537DBBABAD756
EOF

[root@love ~]# grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg # 更新grub信息

# 重启验证：
# 输入用户名和密码
# 看到可以进入GRUB菜单，就证明你加密成功了

# 按ctrl-x 开始启动

Linux系统启动过程

Linux系统启动过程