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CentOS7 - systemd 启动过程Linux

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内核

一. linux 的启动过程

二. CentOS 7 系统systemd引导过程

阶段1

阶段2

阶段3

阶段4

阶段5

三. 总结


在文章 CentOS7 - systemd Systemd对 服务、启动项和日志管理这三项功能。本文通过 CentOS7 的启动过程来了解systemd是如何处理系统启动的。

本文中的命令在 CentOS 7.4 测试通过


一. linux 的启动过程

POST --> BIOS(boot) --> Bootloader(MBR(446)) --> kernel(initrd) --> init(systemd)

可见在 kernel 挂载根文件系统完成后,启动 init 进程。init 进程是 linux 系统启动的第一个进程,那么 CentOS7 中的第一个进程是什么?


# 解压 CentOS7 内核文件:

mkdir -p /data/img

# 不通版本内核版本号可能不同。

cp /boot/initramfs-3.10.0-693.11.6.el7.x86_64.img /data/img

cd /data/img

/usr/lib/dracut/skipcpio initramfs-3.10.0-693.11.6.el7.x86_64.img | zcat | cpio -id --no-absolute-filenames


解压后的目录如下

lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Jan 24 10:27 bin -> usr/bin

drwxr-xr-x. 2 root root 42 Jan 24 10:27 dev

drwxr-xr-x. 12 root root 4096 Jan 24 10:27 etc

lrwxrwxrwx. 1 root root 23 Jan 24 10:27 init -> usr/lib/systemd/systemd

lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Jan 24 10:27 lib -> usr/lib

lrwxrwxrwx. 1 root root 9 Jan 24 10:27 lib64 -> usr/lib64

drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 proc

drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 root

drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 run

lrwxrwxrwx. 1 root root 8 Jan 24 10:27 sbin -> usr/sbin

-rwxr-xr-x. 1 root root 3117 Jan 24 10:27 shutdown

drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 sys

drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 sysroot

drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 tmp

drwxr-xr-x. 7 root root 61 Jan 24 10:27 usr

drwxr-xr-x. 2 root root 27 Jan 24 10:27 var

可见 init 进程软链到了 systemd。此时 systemd 成为linux第一个进程(PID=1),接管系统启动。


二. CentOS 7 系统systemd引导过程

阶段1

systemd执行的第一个目标是/usr/lib/systemd/system/default.target,这个文件链接到当前目录的graphical.target。文件内容如下:

[Unit]

Description=Graphical Interface

Documentation=man:systemd.special(7)

Requires=multi-user.target

Wants=display-manager.service

Conflicts=rescue.service rescue.target

After=multi-user.target rescue.service rescue.target display-manager.service

AllowIsolate=yes

文件中配置项 Requires=multi-user.target 将控制权交给 multi-user.target (相当于旧概念的运行级别)。


阶段2

在这个阶段,会启动multi-user.target,这个target为多用户支持设定系统环境。会启动如下两个目录中单元。

/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/

/usr/lib/systemd/system/multi-user.target.wants/

multi-user.target文件内容如下:

[Unit]

Description=Multi-User System

Documentation=man:systemd.special(7)

Requires=basic.target

Conflicts=rescue.service rescue.target

After=basic.target rescue.service rescue.target

AllowIsolate=yes

multi-user.target会将控制权交给 basic.target。


阶段3

basi.target用于启动普通服务,特别是图形管理服务,它通过如下两个目录决定那些单元会被启动。

/etc/systemd/system/basic.target.wants/

/usr/lib/systemd/system/basic.target.wants/

basi.target 文件内容如下:

[Unit]

Description=Basic System

Documentation=man:systemd.special(7)


Requires=sysinit.target

After=sysinit.target

Wants=sockets.target timers.target paths.target slices.target

After=sockets.target paths.target slices.target

basi.target 会将控制权交给 sysinit.target


阶段4

sysinit.target会启动重要的系统服务例如系统挂载,内存交换空间和设备,内核补充选项等等。它通过如下两个目录决定那些单元会被启动。

/etc/systemd/system/sysinit.target.wants/

/usr/lib/systemd/system/sysinit.target.wants/

sysinit.target文件内容如下:

[Unit]

Description=System Initialization

Documentation=man:systemd.special(7)

Conflicts=emergency.service emergency.target

Wants=local-fs.target swap.target

After=local-fs.target swap.target emergency.service emergency.target

sysinit.target在启动过程中会传递给 local-fs.target 和 swap.target。


阶段5

local-fs.target 也不能算是阶段5,可能和阶段4一些服务并行启动,这个阶段不会启动用户相关服务,它只处理底层核心服务,这个target会根据/etc/fstab来执行相关磁盘挂载操作。它通过如下一个目录决定那些单元会被启动。

/usr/lib/systemd/system/local-fs.target.wants/

local-fs.target 文件内容如下:

[Unit]

Description=Local File Systems

Documentation=man:systemd.special(7)

DefaultDependencies=no

Conflicts=shutdown.target

After=local-fs-pre.target

OnFailure=emergency.target

OnFailureJobMode=replace-irreversibly


三. 总结

个人理解:虽然systemd的引用target的顺序如上,但是真正的启动顺序为从下到上,其中管理单元可以并行启动,从而使效率大大提高。同时 Systemd 是向下兼容 System V 的。

官网给出的启动顺序如下图:


CentOS7 - systemd 启动过程Linux

systemd boot process in linux

systemd boot process in linux

要查看具体的启动顺序可以通过如下命令输入到文件,然后通过浏览器打开查看。

systemd-analyze plot > boot.html

列出所有正在运行的单元,按从初始化开始到启动所花的时间排序。

systemd-analyze blame


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