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当我们按下服务器电源的那一刻，你会看到一连串的信息显示在屏幕上！如果一切正常，一般过几分钟服务器就启动成功了。也许你也有过这样的疑问，这就启动好了？？它是怎么启动的？？如果出问题了咋办 ？？今天我们就一起来看下操作系统的启动过程，再探讨下可能会遇到哪些启动问题(以CentOS7系统为例)
系统的启动过程基本可以分为几个阶段：POST-->MBR(GRUB)-->Kernel-->Init-->Runlevel
当按下电源，服务器开始执行BIOS上的POST过程，POST是Power On Self Test的加电自检意思，这个过程需要完成的工作是检查服务器的硬件是否正常，如果正常就按BIOS中设置的引导设备顺序，将第1块硬盘第1个扇区中的MBR加载到内存，然后BIOS将控制权交给下一步引导程序，如果第1块硬盘中没有找到MBR，则会切换到列表中的下一个设备并不断重复此过程，直到找到引导加载程序，否则返回错误。
这就是传统的BIOS引导模式，俗称legacy模式。相比传统的BIOS引导模式，目前主流的BIOS引导模式中还有UEFI引导模式。
uefi全称是Unified Extensible Firmware Interface 统一可扩展固件接口，它与传统的legacy引导模式的区别如下：
简单的来说uefi启动是新一代的bios，有着更强大的功能。近些年新的服务器主板基本都支持UEFI和BIOS两种引导模式，但需要注意的是，在 UEFI 模式下安装的系统，只能用 UEFI 模式引导；同理，如果你是在 Legacy 模式下安装的系统，也只能在legacy模式下引导。
UEFI模式下引导Linux的过程与Legacy模式下引导过程区别较大，这里暂不做讨论。
传统的BIOS引导模式，可以理解为硬件引导过程，其目的是让硬件知道BootLoader在哪，然后让BootLoader引导程序继续完成系统引导。
那么启动的这个过程可能会遇到哪些问题？
1、硬件自检不通过，如硬盘损坏或接触不良、内存和主板有静电(这是个人PC常见的故障)。如果出现该故障，大概率会听到很刺耳的“嘀嘀”声音。
2、引导顺序设置错误，无法进入下一阶段引导。
3、UEFI与Legacy引导模式设置错误，无法找到下一阶段引导程序。
如果系统启动时出现了这种“Operation System not found”界面，那么你需要检查一下BIOS设置，检查一下引导顺序，以及引导模式设置
硬件引导完成后，开始进入MBR中BootLoader程序引导阶段
上面提到了MBR，这又是什么？
MBR全称为Master Boot Record 主引导记录，其大小为512字节，其中前446字节为BootLoader启动加载器程序，中间64字节为硬盘分区信息，最后2字节为校验位。
目前常见的BootLoader有两种，早期的BootLoader是Linux Loader简称LiLo，现在常用的是GRand Unified BootLoader 简称grub。
grub是一个多系统启动程序，其执行过程可分为三个步骤：
stage 1：其实就是MBR，它的主要任务就是为了找到并加载下一阶段引导程序(stage2)。但由于各个分区的文件系统类型不同，而BootLoader仅有446字节，不可能把每种类型的文件系统驱动程序写在一起，所以就需要中间过渡阶段 stage 1.5；
stage 1.5：该步骤就是为了识别内核所在文件系统，加载驱动程序；在Linux的安装过程最后阶段，可以看到“generating initramfs…..”就是在创建initramfs，它就是stage 1.5的核心文件。
stage 2：grub根据/boot/grub2/grub.cfg配置文件找到kernel并加载，至此grub的工作结束，由kernel完成内核空间启动并启动第1个用户空间进程systemd，然后再由systemd完成用户空间的引导工作。
这一阶段就是MBR(GRUB)-->Kernel过渡的阶段，其目的就是让引导程序找到Kernal的位置，识别并加载Kernal。
那么启动的这个过程可能会遇到哪些问题？
1、 MBR主引导记录或BootLoader程序损坏，无法进入引导程序；如果出现该故障，也会出现“Operation System not found”界面。可以进入救援模式下，重装引导程序解决此故障
2、 initramfs损坏，无法正常加载驱动程序；出现该故障时，启动界面提示“error: file ‘/initramfs…’ not found”
出现该故障时，可以进入救援模式，重建initramfs文件。
3、 内核文件损坏或丢失，无法正常引导；出现该故障时，启动界面会提示“error: file ‘/vmliunz…’not found”
如遇到此类故障，可以进入救援模式，重新安装内核即可！
4、 内核空间或用户空间引导程序(如udev或selinux)出错，造成引导失败。
出现该类故障时，首先可以从启动的进度上看到内核已经进入正常引导，启动某项服务时报错
该类故障的各类较多，如出现类似故障，首先要根据启动的服务名，判断该服务是内核空间进程还是用户空间进程，再进入emergency模式，查看启动日志，根据日志针对性排除故障
内核完成引导后，开始进入init 初始化阶段
内核启动systemd后，会根据已经定义的启动级别，启动相应的进程。在CentOS6上定义了 0~6共7个启动级别，每个启动级别的定义如下
CentOS7上每个启动级别有了新的名字，但其最终的实现方式还是类似的。在/usr/lib/systemd/system/目录下有runlevel{0..6}.target共7个文件，分别对应CentOS6上的0~6启动级别。当系统需要启动指定级别时，即启动该级别对应target单元，启动该级别后，系统运行保存在在/etc/rc.d/目录下指定级别里包含的脚本
CentOS7上定义启动级别的配置文件为/etc/systemd/system/default.target，它其实是个软链接，如果当前系统的默认启动级别是multi-user(对应CentOS6上的3级别)，那么该软链接就会对应到/usr/lib/systemd/system/multi-user.target文件上。
系统启动后，可以使用systemd命令设置默认启动级别，也可以设置某些服务开机自启，例如增加firewalld服务开机自启，实际上就是将firewalld的启动脚本，创建个软链接放到指定级别的目录中。
这一阶段完成后，系统就引导成功了，接下来就可以正常登录了
理解了这个阶段的启动过程，那么这个阶段又会遇到哪些故障呢？
1、启动级别设置错误，造成循环重启或启动后立即关机。如果遇到该类故障，需要进入单用户模式，修改启动级别后为3或5后，正常重启即可。
2、启动脚本错误，造成用户空间进程启动很慢或启动失败。
出现该类故障时，根据启动界面失败的服务名，再重启进入单用户模式，修改服务脚本，重新引导系统。
3、丢失root密码，启动后无法正常维护系统
出现该问题时，需要重新启动，编辑启动菜单进入单用户模式后，使用passwd命令修改密码，再重新引导操作系统。
4、系统依赖软件包损坏或卸载，造成系统无法使用，重新后无法引导或仍旧无法使用。
出现该问题时，需要记住被误删除的软件包名称，重启进入救援模式，安装光盘中的相同名称的软件包即可
对于操作系统的引导过程，还有很多有趣的故障模拟，这些故障模拟实验能加深对系统启动过程的理解。
除了上面提到的这些故障，你还遇到过哪些系统启动故障，欢迎交流探讨！
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