Linux启动流程和Systemd特性

本文主要是介绍Linux启动流程和Systemd特性，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

内核设计流派

1.宏内核(monolithic kernel):又称单内核和强内核，Unix，Linux把所有系统服务都放到内核里，所有功能集成于同一个程序，分层实现不同功能，系统庞大复杂，Linux其实在单内核上实现了模块化，也就相当于吸收了微内核的优点。2.微内核(micro kernel): 简化内核功能，在内核之外的用户态尽可能多地实现系统服务，同时加入相互之间的安全保护，每种功能使用一个单独子系统实现，将内核功能移到用户空间，性能有待商讨。windows，Solaris，Harmonyos等使用微内核

linux启动流程

参考链接：https://s4.51cto.com/wyfs02/M02/87/20/wKiom1fVBELjXsvaAAUkuL83t2Q304.jpg

1.硬件加电自检

POST: Power-On-Self-Test，加电自检，是BIOS功能的一个主要部分。负责完成对CPU、主板、内存、硬盘子系统、显示子系统、串并行接口、键盘等硬件情况的检测。

主板的ROM: BIOS，Basic Input and Output System，保存着有关计算机系统最重要的基本输入输出程序，系统信息设置、开机加电自检程序和系统启动自检程序等。

主板的RAM:CMOS互补金属氧化物半导体，保存各项参数的设定，按次序查找引导设备，第一个有引导程序的设备为本次启动设备。

2.启动加载器bootloader

bootloader:引导加载器，引导程序1.Windows: ntloader，仅是启动OS2.Linux: 功能丰富，提供菜单，允许用户选择要启动系统或不同的内核版本;把用户选定的内核装载到内存中的特定空间中解压、展开，并把系统控制权移交给内核。

Linux的bootloaderLILO: Linux Loader，早期的bootloader，功能单一。GRUB: GRand Unified Bootloader, CentOS5,6 GRUB 0.97:GRUB Legacy，CentOS 7以后使用GRUB 2.02

GRUB启动阶段1.primary boot loader :1st stage: MBR的前446个字节1.5 stage: MBR之后的扇区，让stage1中的bootloader能识别stage2所在的分区上的文件系统2.secondary boot loader : 2nd stage，分区文件/boot/grub/

3.加载kernel

kernel自身初始化过程1.探测可识别到的所有硬件设备2.加载硬件驱动程序（借助于ramdisk加载驱动)3.以只读方式挂载根文件系统4.运行用户空间的第一个应用程序:/sbin/init

4.init初始化

init程序的类型SysV: init, CentOS5之前配置文件:/etc/inittab Upstart: init, CentOS6配置文件:letc/inittab,letch/init/*.confSystemd: systemd, CentOS7配置文件:/usr/lib/systemd/system/etc/systemd/system

运行级别
运行级别:为系统运行或维护等目的而设定；0-6：7个级别，一般使用3，5做为默认级别

运行级别:0:关机1:单用户模式(root自动登录), single,维护模式2:多用户模式,启动网络功能,但不会启动NFS;维护模式3:多用户模式,正常模式;文本界面4:预留级别;可同3级别5:多用户模式,正常模式;图形界面6:重启

切换级别

init num

查看级别

runlevel
who -r

5.用户终端启动

用户空间应用程序系统实用程序： Linux 提供了大量的系统实用程序，如 ls、cp、mv、grep、find、awk 等，用于文件管理、文本处理和系统监控等。用户应用程序： 包括所有在用户空间运行的应用程序，如文本编辑器（vim、nano）、网络浏览器（Firefox、Chrome）、编译器（gcc）、办公软件等。

systemd

systemd特性

CentOS从7版本之后开始使用systemd实现init进程，目前systemd也被广泛使用在各大linux发行版中，它是Linux的系统和服务管理器，负责在系统启动或运行时，激活系统资源，服务器进程和其它进程。它取代了传统的 SysV init 系统。它的设计目标是提供更高效、更灵活的服务管理，并简化系统启动过程。

systemd特性1.系统引导时实现服务的并行化启动;2.自动化管理服务依赖关系;3.按需启动守护进程;4.同时采用socket式与D-Bus总线式激活服务5.socket与服务程序分离6.向后兼容sysv init脚本7.使用systemctl命令管理，systemctl命令固定不变，不可扩展，非由systemd启动的服务，systemctl无法与之通信和控制8.系统状态快照

systemd的unit

systemd的核心概念：unit

unit表示不同类型的systemd对象，通过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。

查看unit类型

systemctl -t help

unit配置文件

/usr/lib/systemd/system       每个服务最主要的启动脚本设置，类似于之前的/etc/init.d/
/lib/systemd/system           ubutun的对应目录,兼容于centos7,8和ubuntu  (建议存放此目录)/run/systemd/system           系统执行过程中所产生的服务脚本，比上面目录优先运行
/etc/systemd/system           管理员建立的执行脚本，类似于/etc/rcN.d/Sxx的功能，比上面目录优先运行

rocky系统

ubuntu系统

systemctl管理系统服务service unit

命令:

systemctl COMMAND name.service

systemctl start   name.service       #启动:相当于service name start
systemctl stop    name.service       #停止:相当于service name stop
systemctl restart name.service       #重启:相当于service name restart
systemctl status  name.service       #查看状态:相当于service name statussystemctl mask name.service          #禁止自动和手动启动:
systemctl unmask name.service        #取消禁止systemctl is-active  name.service     #查看某服务当前激活与否的状态
systemctl is-enabled name.service    #查看服务是否开机自启:systemctl cat sshd                   #查看service文件内容systemctl list-units --type| -t service         #查看所有已经激活的服务:
systemctl list-units --type service --all|-a    #查看所有服务:systemctl enable  name.service        #设定某服务开机自启,相当于chkconfig name on
systemctl disable name.service        #设定某服务开机禁止启动:相当于chkconfig name offsystemctl list-unit-fi1es --type service    #查看所有服务的开机自启状态，相当于chkconfig --listls /etc/systemd/system/*.wants/name.service    #用来列出该服务在哪些运行级别下启用和禁用: chkconfig -list namesystemctl --failed --type=service      #列出失败的服务#开机并立即启动或停止
systemctl enable --now postfix
systemctl disable --now postfix #查看服务的依赖关系:
systemctl list-dependencies name.service#杀掉进程:
systemctl kill unitname

服务状态

显示状态

systemctl list-unit-files --type service --all

显示状态1.loaded            Unit配置文件已处理2.active(running)   一次或多次持续处理的运行3.active(exited)    成功完成─次性的配置4.active(waiting)   运行中，等待一个事件5.inactive          不运行6.enabled           开机启动7.disabled          开机不启动8.static            开机不启动，但可被另一个启用的服务激活9.indirect          重定向到别处

service unit文件格式

/etc/systemd/system:系统管理员和用户使用
/usr/liblsystemd/system:发行版打包者使用

帮助中文手册：https://www.jinbuguo.com/systemd/systemd.service.html

unit格式说明:·以"#"开头的行后面的内容会被认为是注释·相关布尔值，1、yes、on、true都是开启，0、no、off、false都是关闭·时间单位默认是秒，所以要用毫秒(ms)分钟(m）等须显式说明

service unit file文件通常由三部分组成:[Unit]: 定义与Unit类型无关的通用选项;用于提供unit的描述信息、unit行为及依赖关系等[Service]: 与特定类型相关的专用选项;此处为Service类型[Instally]: 定义由"systemctl enable"以及"systemctl disable"命令在实现服务启用或禁用时用到的一些选项

Unit段

Unit段的常用选项:Description: 描述信息After: 定义unit的启动次序，表示当前unit应该晚于哪些unit启动，其功能与Before相反Requires: 依赖到的其它units，强依赖，被依赖的units无法激活时，当前unit也无法激活Wants: 依赖到的其它units，弱依赖Conflicts: 定义units间的冲突关系

[root@rocky ~]# head -n 5 /lib/systemd/system/postfix.service 
[Unit]
Description=Postfix Mail Transport Agent
After=syslog.target network.target
Conflicts=sendmail.service exim.service

Service段

Service段的常用选项:1.Type:定义影响ExecStart及相关参数的功能的unit进程启动类型1.1 simple:默认值，这个daemon主要由ExecStart接的指令串来启动，启动后常驻于内存中1.2 forking:由ExecStart启动的程序透过spawns延伸出其他子程序来作为此daemon的主要服务。原生父程序在启动结束后就会终止1.3 oneshot: 与simple类似，不过这个程序在工作完毕后就结束了，不会常驻在内存中1.4 dbus: 与simple类似，但这个daemon必须要在取得一个D-Bus的名称后，才会继续运作.因此通常也要同时设定BusNname= 才行1.5 notify:在启动完成后会发送一个通知消息。还需要配合NotifyAccess来让Systemd接收消息1.6 idle:与simple类似，要执行这个daemon必须要所有的工作都顺利执行完毕后才会执行。这类的daemon通常是开机到最后才执行即可的服务2.EnvironmentFile: 环境配置文件3.ExecStart: 指明启动unit要运行命令或脚本的绝对路径ExecStartPre: ExecStart前运行4.ExecStartPost: ExecStart后运行5.ExecStop: 指明停止unit要运行的命令或脚本6.Restart: 当设定Restart=1时，则当次daemon服务意外终止后，会再次自动启动此服务7.RestartSec: 设置在重启服务(Restart=)前暂停多长时间。默认值是100毫秒(100ms)。如果未指定时间单位，那么将视为以秒为单位。例如设为"20"等价于设为"20s""。8.PrivateTmp:设定为yes时，会在生成/tmp/systemd-private-UUID-NAME.service-xXxxXX/tmp/目录

Install段

lnstall段的常用选项:
· Alias: 别名,可使用systemctl command Alias.service
· RequiredBy: 被哪些units所依赖,强依赖
. WantedBy: 被哪些units所依赖,弱依赖
. Also: 安装本服务的时候还要安装别的相关服务

注意:对于新创建的unit文件，或者修改了的unit文件，要通知systemd重载此配置文件;而后可以选择重启

systemctl daemon-reload

这篇关于Linux启动流程和Systemd特性的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

---