Linux运维入门第五章（5-1）：Linux启动流程与运行级别——从开机到登录，一篇掌握！

前言

你好，欢迎来到 Linux 运维第五章（5-1）！

前面四章我们学习了文件管理、用户权限、进程管理和存储管理，你已经能够熟练地操作一个正在运行的 Linux 系统了。但有一个问题可能一直悬而未决——系统是怎么启动起来的？

当你按下电源键，屏幕上一串串字符飞速滚动，直到出现登录提示符。这中间发生了什么？如果系统启动卡住了，怎么排查？如果忘记了 root 密码，怎么重置？这些问题的答案，都藏在 Linux 的启动流程中。

今天我们将系统学习：

• Linux 启动流程全景：从 BIOS/UEFI 到用户空间的完整链路
• GRUB2 引导配置：启动菜单、内核参数、配置文件修改
• 运行级别与 systemd target：SysVinit 与 systemd 的对比与切换
• 单用户模式与救援模式：重置 root 密码、修复启动故障
• 启动故障排查：查看日志、定位问题
• Rocky vs Ubuntu 启动流程差异

学完今天的内容，你将能理解 Linux 启动的"黑盒"，并在系统无法启动时从容应对。

好，让我们正式开始今天的旅程 🚀

一、Linux 启动流程全景

1.1 启动链路（从硬件到用户空间）

Linux 的启动过程可以分为五个主要阶段：

① 硬件初始化 → ② 引导程序 → ③ 内核初始化 → ④ 临时根文件系统 → ⑤ 系统初始化
BIOS/UEFI GRUB2 Kernel initramfs systemd
硬件自检、 加载内核和 解压内核、 加载关键驱动、 挂载根文件系统、
选择引导设备 initramfs 初始化硬件 提供临时根环境 启动所有服务

1.2 各阶段详解

1. BIOS/UEFI（固件层）

• BIOS（传统）或 UEFI（现代）执行硬件自检（POST，Power-On Self-Test）
• 检测 CPU、内存、硬盘、键盘等硬件是否正常
• 根据启动顺序（Boot Order）选择引导设备（硬盘、U 盘、网络等）

2. GRUB2（引导加载程序）

GRUB2（Grand Unified Bootloader version 2）负责加载内核和 initramfs：

• 显示启动菜单（可选）
• 加载选中的内核（vmlinuz）到内存
• 加载 initramfs（初始内存文件系统）到内存
• 将控制权移交给内核

3. Kernel（内核初始化）

• 内核解压并加载初始化
• 检测并加载硬件驱动（CPU、内存、PCI 设备等）
• 挂载 initramfs 为临时根文件系统
• 启动 initramfs 中的第一个进程（在 systemd 系统中即为 systemd）

4. initramfs（临时根文件系统）

initramfs 是一个小型的临时根文件系统，包含：

• 存储设备驱动（SATA、SCSI、NVMe）
• 文件系统模块（ext4、xfs、btrfs）
• LVM、RAID、加密卷等工具

其作用是在真正的根文件系统挂载前，加载必需的驱动，确保内核能够访问真实的根文件系统。

5. systemd（PID 1）

• 挂载真正的根文件系统（/）
• 启动所有系统服务（并行启动，加快速度）
• 进入默认的运行目标（target）

1.3 启动流程中的关键文件

二、GRUB2 引导配置

2.1 GRUB2 是什么？

GRUB2 是 Linux 系统最常用的引导加载程序（Boot Loader）。它的核心职责是：

• 允许用户选择启动哪个操作系统或内核版本
• 向内核传递启动参数
• 提供救援模式和单用户模式的入口

2.2 /etc/default/grub 核心参数

常用内核启动参数：

2.3 修改 GRUB 配置（实战案例）

案例一：调整启动菜单等待时间

场景：服务器开机时 GRUB 菜单等待时间太短（5 秒），来不及选择其他内核版本，需要调整为 30 秒。

Rocky 10：

# 1. 查看当前配置
cat /etc/default/grub | grep TIMEOUT

输出示例：

GRUB_TIMEOUT=5

# 2. 修改等待时间为 30 秒
vim /etc/default/grub

将 GRUB_TIMEOUT=5 改为：

GRUB_TIMEOUT=30

# 3. 重新生成 GRUB 配置文件
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

输出示例：

Generating grub configuration file ...
Adding boot menu entry for UEFI Firmware Settings ...
done

# 4. 重启系统
reboot

Ubuntu 26.04：

# 1. 查看当前配置
cat /etc/default/grub | grep TIMEOUT

输出示例：

GRUB_TIMEOUT=5

# 2. 修改等待时间为 30 秒
sudo vim /etc/default/grub

将 GRUB_TIMEOUT=5 改为：

GRUB_TIMEOUT=30

# 3. 重新生成 GRUB 配置文件
sudo update-grub

输出示例：

Sourcing file '/etc/default/grub'
Generating grub configuration file ...
Found linux image: /boot/vmlinuz-6.8.0-31-generic
Found initrd image: /boot/initrd.img-6.8.0-31-generic
done

# 4. 重启系统
sudo reboot

💡 提示：GRUB_TIMEOUT=-1 表示无限等待，直到用户手动选择。

💡 提示 2：新版 GRUB 2.04+ 引入了 GRUB_TIMEOUT_STYLE 参数，默认值为 hidden，表示启动时不显示菜单，按 ESC 键才会显示，倒计时结束后直接启动默认系统。

案例二：添加内核启动参数（禁用图形启动）

场景：系统启动时卡在图形进度条界面，看不到详细报错信息，需要去掉 rhgb quiet 参数显示详细启动日志，便于排查问题。

Rocky 10：

# 1. 查看当前内核参数
cat /etc/default/grub | grep CMDLINE_LINUX

输出示例：

GRUB_CMDLINE_LINUX="rhgb quiet"

# 2. 删除 rhgb quiet（显示详细启动日志）
vim /etc/default/grub

将：

GRUB_CMDLINE_LINUX="rhgb quiet"

改为：

GRUB_CMDLINE_LINUX=""

# 3. 重新生成 GRUB 配置
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

# 4. 重启系统
reboot

Ubuntu 26.04：

# 1. 查看当前内核参数
cat /etc/default/grub | grep CMDLINE_LINUX

输出示例：

GRUB_CMDLINE_LINUX="quiet splash"

# 2. 删除 quiet splash（显示详细启动日志）
sudo vim /etc/default/grub

将：

GRUB_CMDLINE_LINUX="quiet splash"

改为：

GRUB_CMDLINE_LINUX=""

# 3. 重新生成 GRUB 配置
sudo update-grub

# 4. 重启系统
sudo reboot

2.4 修改 GRUB 配置流程总结

三、运行级别与 systemd target

3.1 SysVinit 运行级别（传统）

SysVinit 是 Linux 早期使用的初始化系统，使用运行级别（Runlevel） 来控制系统状态：

3.2 systemd target（现代）

systemd 使用 target 替代了传统的运行级别：

3.3 systemd vs SysVinit 对比

3.4 查看和切换运行级别/target

查看当前 target：

systemctl get-default

输出示例：

multi-user.target

# 或查看链接
ls -l /etc/systemd/system/default.target

切换 target（临时）：

# 切换到救援模式
systemctl rescue

# 切换到紧急模式
systemctl emergency

# 重启系统
systemctl reboot

# 关机
systemctl poweroff

设置默认 target（永久）：

# 设置为命令行模式
systemctl set-default multi-user.target

# 设置为图形界面模式
systemctl set-default graphical.target

3.5 查看 target 的依赖关系

# 查看 multi-user.target 依赖的服务
systemctl list-dependencies multi-user.target

# 查看 graphical.target 依赖的服务
systemctl list-dependencies graphical.target

四、单用户模式与救援模式

4.1 什么是单用户模式？

单用户模式是一种维护模式，用于：

• 重置 root 密码（忘记 root 密码时）
• 修复文件系统错误
• 排查启动故障
• 移除损坏的软件包

4.2 进入单用户模式（通过 GRUB）

Rocky 10：

# 1. 重启系统，在 GRUB 菜单中按 e 键编辑启动项
# 2. 找到 linux 开头的行（内核启动参数行）
# 3. 在行末添加 rd.break（中断启动进入 initramfs）
# 4. 按 Ctrl+x 启动

进入后：

# 根文件系统挂载在 /sysroot，需要重新挂载为读写
mount -o remount,rw /sysroot
chroot /sysroot

# 执行维护操作…

exit
reboot

Ubuntu 26.04：

# 1. 重启系统，在 GRUB 菜单中按 e 键编辑启动项
# 2. 找到 linux 开头的行（内核启动参数行）
# 3. 在行末添加 single 或 1
# 4. 按 Ctrl+x 启动

4.3 重置 root 密码（实战场景）

方法一：使用 rd.break（Rocky 10）

# 1. 在 GRUB 界面按 e 键编辑
# 2. 在 linux 开头的行末尾添加 rd.break
# 3. 按 Ctrl+x 启动

mount -o remount,rw /sysroot
chroot /sysroot
passwd root
touch /.autorelabel # SELinux 重新标记（Rocky 需要）
exit
reboot

方法二：使用 single 参数（Ubuntu 26.04 / 通用）

# 1. 在 GRUB 界面按 e 键编辑
# 2. 在 linux 开头的行末尾添加 single
# 3. 按 Ctrl+x 启动

mount -o remount,rw /
passwd root
reboot

4.4 rescue.target vs emergency.target

五、启动故障排查常用操作

5.1 查看启动日志

# 查看本次启动日志
journalctl -b

# 查看上次启动的日志（排查重启原因）
journalctl -b -1

# 查看启动过程中失败的服务
systemctl –failed

# 查看特定服务的启动状态
systemctl status nginx

5.2 常用启动参数速查

5.3 常见启动故障排查流程

系统无法启动
│
▼
看到什么？
│
┌───┴───┐
▼ ▼
GRUB菜单 黑屏/卡死/服务失败
│ │
▼ ▼
检查GRUB配置 进入单用户模式
尝试旧内核启动 查看 journalctl -b
查看失败服务 systemctl –failed
修复完成 → reboot

六、Rocky 10 vs Ubuntu 26.04 启动流程差异

七、结语

恭喜你！😊 到这里，你已经完成了 Linux 运维第五章（5-1）的全部学习内容。

今天我们系统学习了：

• Linux 启动流程全景：BIOS/UEFI → GRUB2 → Kernel → initramfs → systemd
• GRUB2 引导配置：/etc/default/grub 参数、grub2-mkconfig / update-grub
• 运行级别与 systemd target：SysVinit 运行级别与 systemd target 的映射关系
• 单用户模式与救援模式：rd.break、single、rescue.target、emergency.target
• 重置 root 密码：通过单用户模式修改密码
• 启动故障排查：journalctl -b、systemctl –failed
• Rocky vs Ubuntu 启动差异：配置文件位置、单用户进入方式

理解了 Linux 启动流程，你就掌握了系统故障排查的"第一性原理"。当系统无法启动时，你不再束手无策，而是能有条不紊地定位和解决问题。

如果在学习过程中遇到任何问题，欢迎在评论区留言讨论！也别忘了点赞收藏，方便以后查阅～

附录：核心知识点速查表

附录：运行级别与 target 对照表

附录：GRUB 启动参数速查

附录：Rocky vs Ubuntu 快速对照表