Liunx操作系统故障处理

Liunx操作系统引导过程

inux 操作系统的引导过程是从开机到进入登录界面的完整流程，不同启动方式（BIOS/MBR 与 UEFI/GPT） 略有差异，但核心步骤一致

一   核心前提：BIOS/MBR 与 UEFI/GPT 两种启动模式

二     Linux 标准引导流程（以 BIOS/MBR 为例）

整个过程可分为 5 个核心阶段，环环相扣：

1. 开机自检（POST，Power-On Self-Test）

触发时机：按下电源键后，主板固件（BIOS/UEFI）首先启动。
核心作用：硬件完整性检测，包括 CPU、内存、硬盘、显卡、键盘等。
结果处理：检测通过：固件读取 启动顺序（BIOS 中可设置，如优先硬盘 / U 盘）。
                  检测失败：发出蜂鸣警报（不同厂商蜂鸣码含义不同，如内存故障常为 1 长 2 短）。

2. 主引导记录加载（MBR Boot Loader）

MBR 位置：硬盘的 第一个扇区（512 字节），包含
引导程序（前 446 字节）：如 GRUB Legacy、LILO。
分区表（64 字节）：记录 4 个主分区信息。
魔数（2 字节）：0x55AA，标识 MBR 有效。

核心操作：固件根据启动顺序找到硬盘，读取 MBR 中的引导程序到内存，然后将控制权交给它。

3. 启动加载器（Boot Loader，核心：GRUB 2）

现代 Linux 几乎都用 GRUB 2（GRand Unified Bootloader 2），替代老旧的 GRUB Legacy 和 LILO。

核心功能：显示启动菜单：列出系统中已安装的 Linux 内核版本、Windows 等其他系统。
加载内核与初始化内存盘：用户选择系统后，GRUB 读取 /boot 分区中的 内核文件（vmlinuz-xxx）和 初始化内存盘（initrd.img-xxx）到内存。
initrd.img：临时根文件系统，包含启动必需的驱动（如硬盘控制器驱动），解决内核启动时无法识别根分区的问题。
传递参数给内核：如 ro root=/dev/sda1（指定根分区为 /dev/sda1，只读挂载）。

GRUB 2 关键文件：
/boot/grub/grub.cfg：GRUB 配置文件（自动生成，不建议手动修改）。
/etc/default/grub：用户自定义配置文件（修改后需执行 update-grub 生效）。

4.内核初始化（Kernel Initialization）

核心操作：1. 内核解压缩并加载到内存，初始化硬件驱动（从 initrd.img 中读取驱动）
2. 以 只读模式 挂载根文件系统（root=/dev/sda1）。
3. 启动 第一个用户空间进程：systemd（PID=1，现代 Linux ）或 init（传统 SysVinit）。

5. 初始化进程（Systemd/Init）：启动系统服务

这是引导的最后阶段，负责启动所有系统服务、用户登录界面。

systemd 通过 目标（target） 管理启动流程，替代传统的运行级别（runlevel）
 

核心步骤：

1. systemd 读取默认目标（/etc/systemd/system/default.target，通常链接到 graphical.target 或 multi-user.target）。
2.按依赖关系启动服务：如挂载 /etc/fstab 中的所有分区（将根分区从只读改为读写 rw）、启动网络服务、SSH 服务、图形界面服务（如 GNOME/KDE）。
3.启动 登录管理器：图形界面下为 gdm（GNOME）/sddm（KDE），命令行下为 getty，显示登录提示符

传统 init 流程（了解即可）

通过 /etc/inittab 文件定义运行级别，执行 /etc/rc.d/rc 脚本，启动对应运行级别下的服务（/etc/rc.d/rcX.d 目录，X 为运行级别）。

三  UEFI/GPT 引导流程的差异点

与 BIOS/MBR 相比，UEFI 引导省略了 MBR 阶段，核心差异在 第 2-3 阶段：
1. UEFI 固件直接读取 EFI 系统分区（ESP）：ESP 分区：FAT32 格式，挂载点通常为 /boot/efi，存放 UEFI 引导程序（如 grubx64.efi）。
2. 引导程序位置：ESP 分区的 /EFI/ubuntu（Ubuntu）或 /EFI/centos 目录下，而非 MBR 扇区。
3. 安全启动：UEFI 会验证引导程序签名，确保未被篡改（需关闭安全启动才能安装部分 Linux 系统）。

四 常见引导故障排查

1. GRUB 菜单丢失，直接进入 grub> 命令行
原因：grub.cfg 损坏或 /boot 分区挂载失败。
解决：进入救援模式，重新生成 grub.cfg（update-grub）

2. 内核 panic：无法挂载根分区
原因：root= 参数错误、硬盘驱动缺失、根分区损坏。
解决：检查 grub 启动参数，修复根分区（fsck /dev/sda1）。

3. UEFI 模式下无法启动 Linux
原因：安全启动未关闭、ESP 分区未创建或损坏。
解决：BIOS 中关闭安全启动，重建 ESP 分区并重新安装 GRUB。

整个过程的核心是 控制权的逐级传递：固件 → 引导程序 → 内核 → 初始化进程，最终完成从硬件到用户空间的系统启动。