centos7的启动过程

xlid

• 　　开机启过程
  
• 　　POST—>BOOT    SEQUENCE—> BOOTLOADER—>KERNEL +    INITRAMFS(INITRD)—>ROOTFS—>/sbin/init
  
• 　　POST:加电自检
  
  
  
  • 　　当开机按下电源按钮后，计算机开始加电，主板上的BIOS或UEFI基本输入输出程序开始对硬件进行检查，检查内存，CPU等等吧，当检测到错误的时候机器会中断或者启动不了，这个做过电脑维护的人都知道，内存氧化可导至开不了机，还有的机器如果没插鼠标键盘自检也不会通过卡在那里了，不会继续往下走。
    
  
  
• 　　Boot    sequence：选择引导顺序
  
  
  
  • 　　当自检通过后，接着就要选择引导介质或方式，是通过光盘启动，硬盘启动，网络启动，还是U盘启动，这些也是在BIOS中设定的，所以设定的第一启动项是哪个就从那个开始引导，这个装过WINDOWS的都很熟悉了。
    
  
  
• 　　Bootloader：引导加载器
  
  
  
  • 　　确定引导介质后便开始从介质中装载引导程序如grub2,这个是一个微小程序，我们知道MBR引导记录大小为512字节，其中前446个字节就是Bootloader,主要用来引导用户选择要启动的系统或不同的内核版本，把用户选定的内核装载到RAM中的特定空间中，解压，展开，而后把系统控制权移交给内核。
    
  • 　　grub2就是Linux中Bootloader程序，由于MBR记录限制，所以grub2分为两个部分：
    
  • 　　1.在MBR引导记录中，大小为446字节，主要功能是引导启动介质的grub主体文件
    
  • 　　2.partition,/boot/grub[2],此为grub的主体。
    
  
  
• 　　KERNEL +    INITRAMFS(INITRD)—>ROOTFS ：加载内核
  
  
  
  • 　　这时候kernel开始初始化，探测可识别的硬件设备，加载硬件启动程序。以只读方式加载根文件系统
    
  • 　　kernel在内存中加载时，为了模拟系统环境，会生成一个ramdisk文件，来进行下一步操作，等到加载到真正的根文件系统时，就会退出ramdisk，切换到真正的根文件系统中去。
    
  • 　　ramdisk：内存上临时虚拟的系统
    
  • 　　ramdisk(虚拟磁盘，双缓冲，双缓存）---->     ramfs（虚拟文件系统）
    
  • 　　centos5:initrd
    
  • 　　工具程序：mkinitrd
    
  • 　　centos6,7:initramfs
    
  • 　　工具程序：dracut,mkinitrd
    
  
  
• 　　/sbin/init：运行用户空间的第一个应用程序
  
  
  
  • 　　init:
    
  • 　　         Centos 5: SysV init       配置文件：/etc/inittab
    
  • 　　         Centos 6: Upstart             配置文件：/etc/inittab;/etc/init/*.conf(主要）
    
  • 　　         Centos 7: systemd            配置文件：/etc/systemd/system;/usr/lib/systemd/system
    
  
  
• 　　至此，内核空间就已经启动完毕，内核启动完成接着开始启动用户态启动过程。systemd是个守护进程，pid号为1,后面所有启动的服务或进程都是systemd的子进程及子进程的子进程。
  
• 　　那么用户态的启动顺序又是什么样的呢？
  
  
  
  • 　　设置默认允许级别—>初始化脚本，完成系统初始化--->关闭及启动对应级别下的服务----->设置登录终端----->[启动图形终端]
    
  
  

• 　　Systemd新特性：
  
  
  
  • 　　系统引导时实现服务并行启动，没有顺序之分
    
  • 　　按需激活进程
    
  • 　　支持系统状态快照
    
  • 　　基于依赖关系定义服务控制逻辑
    
  
  
• 　　关键特性：
  
  
  
  • 　　基于socket的激活机制：socket与服务程序分离；按需激活程序或服务，可并行启动
    
  • 　　基于bus的激活机制：
    
  • 　　基于device的激活机制：当某个硬件设备变得可用时就可激活某设备
    
  • 　　基于path的激活机制
    
  • 　　系统快照：保存各unit的当前状态信息于持久存储设备中
    
  • 　　向后兼容sysv     init脚本
    
  
  
• 　　不兼容：
  
  
  
  • 　　systemctl命令固定不变，非由systemd启动的服务，systemctl无法与之通信
    
  
  
• 　　核心概念：unit
  
  
  
  • 　　配置文件进行标识和配置，文件中主要包含了系统服务，监听socket，保存的系统快照以及其它与init相关的信息，保存至：
    
  • 　　/usr/lib/systemd/system
    
  • 　　/run/systemd/system
    
  • 　　/etc/systemd/system
    
  
  
• 　　unit的类型
  
  
  
  • 　　Service     unit：文件扩展名为.service 无需执行权限，用于定义系统服务
    
  • 　　Target     unit：文件扩展名为.target,用于模拟实现“运行级别”
    
  • 　　Device     unit：文件扩展名为.device,用于定义内核识别的设备
    
  • 　　Mount     unit：文件扩展名为.mount,定义文件系统挂载点
    
  • 　　Socket     unit：文件扩展名为.socket,用于标识进程间通信用的socket文件
    
  • 　　Snapshot     unit：文件扩展名为.snapshot,管理系统快照
    
  • 　　Swap     unit：文件扩展名为.swap,用于标识swap设备
    
  • 　　Automount     unit：文件扩展名为.automount,文件系统的自动挂载点
    
  • 　　Path     unit：文件扩展名为.path,用于定义文件系统中的一个文件或目录
    
  
  
• 　　管理系统服务
  
  
  
  • 　　启动：systemctl     start name.service
    
  • 　　停止：systemctl     stop name .service
    
  • 　　重启：systemctl     restart name.service
    
  • 　　重载：systemctl     reload name.service
    
  • 　　条件式重启：systemctl     try-restart name.service
    
  • 　　查看某服务当前是否运行：systemctl     is-active name.service
    
  • 　　查看所有已经激活的服务：systemctl     list-units –type service systemctl list-units –type service –-all
    
  • 　　开机自启动：systemctl     enable name.service
    
  • 　　开机不启动：systemctl     disable name.service
    
  • 　　查看所有服务开机自启动状态：systemctl     list-unit-files –-type service
    
  • 　　查看服务是否开机自启：systemctl     is-enabled name.service
    
  • 　　查看服务的依赖关系：systemctl     list-dependencies name.service
    
  • 　　禁止设定为开机自启：systemctl     mask name.service
    
  • 　　取消禁止设定为开机自启：systemctl     unmask name.service
    
  
  

• 　　Target    units:（模拟运行级别）
  
  
  
  • 　　unit配置文件，以.target后辍名结尾
    
  • 　　关机：runlevel0.target,poweroff.target
    
  • 　　救援：runlevel1.target,rescue.target
    
  • 　　多用户：multi-user.target
    
  • 　　图形：graphical.target
    
  • 　　重启：reboot.target
    
  • 　　级别切换：systemctl     isolate name.target
    
  • 　　查看级别：systemctl     list-units –-type target       systemctl     get-default
    
  • 　　设置级别：systemctl     set-default name.target
    
  • 　　切换至紧急救援模式：systemctl     rescue
    
  • 　　切换至emergency模式：systemctl     emergency(服务不加载不启动，驱动不加载，更彻底）
    
  
  
• 　　其它常命令
  
  
  
  • 　　关机：systemctl     halt,systemctl poweroff
    
  • 　　重启：systemctl     reboot
    
  • 　　挂起：systemctl     suspend
    
  • 　　快照：systemctl     hibernate
    
  • 　　快照并挂起：systemctl     hybrid-sleep
    
  
  

• 　　常规启动流程
  

用粗体下划线标识的目标单元经常被用作启动目标。有两种方法可以指定启动目标：
(1)使用 systemd.unit= 内核命令行参数(参见systemd手册)；
(2)使用default.target 软连接。
因为 timers.target 以异步方式包含在 basic.target 中，所以 timer 单元可以依赖于在 basic.target之后才启动的服务。
local-fs-pre.target
             |
             v
     (各个 mounts 与       (各个 swap       (各个加密块设备
      fsck services)        devices)            devices)        (各个底层服务        (各个底层API虚拟
             |                  |                  |             services: udevd,     文件系统 mounts:
             v                  v                  v             tmpfiles, random     mqueue, configfs,
      local-fs.target      swap.target     cryptsetup.target     seed, sysctl ...)      debugfs ...)
             |                  |                  |                    |                    |
             \__________________|_________________| ___________________|____________________/
                                                 \|/
                                                  v
                                           sysinit.target
                                                  |
             ____________________________________/|\________________________________________
             /                  |                  |                    |                    \
             |                  |                  |                    |                    |
             v                  v                  |                    v                    v
       (各个 timers)      (各个 paths)             |             (各个 sockets)        rescue.service
             |                  |                  |                    |                    |
             v                  v                  |                    v                    v
       timers.target      paths.target             |             sockets.target        rescue.target
             |                  |                  |                    |
             v                  \_________________ |___________________/
             .                                   \|/
             . . . . . . . . . . . . . .. . . . . v
                                            basic.target
                                                  |
             ____________________________________/|                                emergency.service
             /                  |                  |                                        |
             |                  |                  |                                        v
             v                  v                  v                                 emergency.target
         display-        (图形界面所必须    (各个系统服务)
     manager.service      的各个系统服务)          |
             |                  |                  v
             |                  |         multi-user.target
             |                  |                  |
             \_________________ | _________________/
                              \|/
                               v
                       graphical.target

• 　　initrd 启动流程
  

                                                    basic.target
                                                  |                                emergency.service
                           ______________________/|                                        |
                           /                       |                                        v
                           |                  sysroot.mount                         emergency.target
                           |                       |
                           |                       v
                           |             initrd-root-fs.target
                           |                       |
                           |                       v
                           v            initrd-parse-etc.service
                    (各个自定义的                  |
                   initrd services)                v
                           |            (sysroot-usr.mount 以及
                           |            fstab 中带有 x-initrd.mount
                           |               标记的各个挂载点)
                           |                       |
                           |                       v
                           |                initrd-fs.target
                          \______________________ |
                                                 \|
                                                  v
                                             initrd.target
                                                  |
                                                  v
                                        initrd-cleanup.service
                                (使用isolates 启动 initrd-switch-root.target)
                                                  |
                                                  v
                           ______________________/|
                           /                       v
                           |       initrd-udevadm-cleanup-db.service
                           v                       |
                   (各个自定义的                   |
                  initrd services)                 |
                          \______________________ |
                                                 \|
                                                  v
                                      initrd-switch-root.target
                                                  |
                                                  v
                                      initrd-switch-root.service
                                                  |
                                                  v
                                        切换到主机上的操作系统

• 　　关机流程
  

systemd系统在关机时同样遵循固定的流程，具体如下图
(与所有系统服务互斥)  (与所有文件系统 mounts, swaps, cryptsetup devices 互斥)
                              |                                     |
                              v                                     v
                       shutdown.target                        umount.target
                              |                                      |
                             \______________________  _____________/
                                                    \ /
                                                     v
                                            (各个底层 services)
                                                     |
                                                     v
                                               final.target
                                                     |
               _____________________________________/\_________________________________
               /                         |                        |                      \
               |                         |                        |                      |
               v                         v                        v                      v
    systemd-reboot.service   systemd-poweroff.service   systemd-halt.service   systemd-kexec.service
               |                         |                        |                      |
               v                         v                        v                      v
        reboot.target           poweroff.target          halt.target          kexec.target
用粗体下划线标识的目标单元经常被用作关机目标。