Linux 系统启动与 GRUB2 核心操作指南
Linux 系统的启动过程是一个环环相扣的链条，从硬件自检到用户登录，每一步都依赖关键组件的协作。其中，GRUB2 引导器和systemd 进程是核心枢纽，而运行级别则决定了系统的启动状态。以下是系统启动流程、关键配置及故障处理的详细解析
一、Linux 系统启动全流程
系统启动从硬件通电到登录界面出现，可分为 8 个关键步骤，层层递进：
- 开机自检（POST）
计算机通电后，BIOS/UEFI 会对 CPU、内存、硬盘等硬件进行检测，确保硬件正常工作。检测通过后，定位启动设备（如硬盘） - MBR 引导
从启动设备的MBR（主引导记录） 中读取引导程序 GRUB2（MBR 位于硬盘第一个扇区，仅 512 字节）。 - GRUB2 菜单加载
GRUB2 读取配置文件/boot/grub2/grub.cfg，解析内容并显示引导菜单（如多系统选择、内核版本选择） - 加载 Linux 内核
用户选择内核后，GRUB2 将内核文件（如/boot/vmlinuz-xxx）和初始化内存盘（/boot/initramfs-xxx.img）载入内存 - 内核初始化
内核接管系统控制权，完成内存分配、进程调度、驱动加载等基础环境搭建，为后续进程运行铺路 - 启动 systemd 进程
内核初始化完成后，启动系统第一个进程systemd（进程号为 1），它是所有后续进程的父进程 - 设置运行级别
systemd 读取/etc/systemd/system/default.target文件，确定系统默认运行级别，并启动对应级别的服务（如网络、图形界面） - 进入登录界面
所有服务启动完成后，系统弹出登录界面，等待用户输入账号密码
二、运行级别：系统状态的 “开关”
运行级别定义了系统启动后的状态，通过对应的 target 文件控制。传统的 0-6 级别与 systemd 的 target 对应关系如下：
| 运行级别 | 对应 target | 描述 |
|---|---|---|
| 0 | poweroff.target | 关机 |
| 1 | rescue.target | 单用户模式（无网络，用于修复） |
| 2 | multi-user.target | 多用户模式（无网络，较少使用） |
| 3 | multi-user.target | 完全多用户模式（命令行界面，有网络） |
| 4 | （保留） | 未定义，可自定义（保留） |
| 5 | graphical.target | 图形化界面（含命令行功能） |
| 6 | reboot.target | 重启 |
常用操作命令：
- 查看当前默认运行级别：
systemctl get-default - 设置默认运行级别（如命令行）：
systemctl set-default multi-user.target - 临时切换到图形界面（不改变默认）：
systemctl isolate graphical.target
三、GRUB2 引导器：启动的 “总开关”
GRUB2 是系统启动的关键引导程序，负责加载内核。以下是其核心配置与维护操作：
生成 GRUB2 配置文件
当内核更新或引导菜单需要修改时，需重新生成grub.cfg：grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg # 推荐方式，直接写入配置文件 # 或 grub2-mkconfig > /boot/grub2/grub.cfgGRUB2 加密：防止未授权修改
为避免他人通过 GRUB2 菜单篡改系统（如破解密码），可对 GRUB2 加密：明文加密（简单但密码可见）：
编辑/etc/grub.d/00_header，添加：cat << EOF set superusers="zhangsan" # 定义管理员用户 password zhangsan 123456 # 用户名+密码（明文） EOF生成配置：
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg密文加密（更安全）：
先生成密文密码：grub2-mkpasswd-pbkdf2 # 输入密码后，复制输出的密文（不含空格）编辑
/etc/grub.d/00_header，添加：cat << EOF set superusers="tom" # 管理员用户 password_pbkdf2 tom 复制的密文 # 密文密码 EOF生成配置：
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
四、应急处理：破解 root 密码与修复 GRUB2
系统故障时，需掌握关键修复技巧：
破解 root 密码（忘记密码时）：
重启系统，在 GRUB2 菜单按
e进入编辑模式；找到内核行（以
linux16或linux开头），末尾添加rd.break，按Ctrl+X启动；进入伪系统，重新挂载根目录为读写模式：
mount -o remount,rw /sysroot切换到真实系统环境：
chroot /sysroot；修改 root 密码：
passwd root # 手动输入新密码 # 或 echo "新密码" | passwd --stdin root # 非交互式设置修复 SELinux 标签（避免权限问题）：
touch /.autorelabel；退出并重启：
exit（两次，第一次退出 chroot，第二次重启系统）
修复 GRUB2 引导器（误删 GRUB2 目录时）：
重新安装 GRUB2 到硬盘（以/dev/sda为例）：
grub2-install /dev/sda生成配置文件恢复菜单：
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg
修复 /boot 目录（内核文件丢失时）：
进入救援模式（从安装盘启动，选择 “Rescue a Linux system”）；
挂载系统根目录到
/mnt/sysroot，并切换到该环境：chroot /mnt/sysroot；挂载安装光盘（提供内核包）：
mount /dev/cdrom /mnt；重新安装内核（需替换为实际内核版本）：
rpm -ivh /mnt/Packages/kernel-3.10.0-xxx.rpm --force恢复 GRUB2（同上述 “修复 GRUB2” 步骤）；
退出并重启：
exit（两次）
总结：启动流程与核心操作要点
Linux 启动的核心逻辑是 “硬件自检→引导程序→内核→初始化进程→服务启动”，其中GRUB2和systemd是两大关键组件。掌握运行级别的切换、GRUB2 的配置与加密、以及应急修复（如破解密码、恢复引导器），能有效应对系统启动故障。记住：配置修改后及时生成 GRUB2 配置文件，是避免引导失败的关键习惯