系统初始化¶

参考最新文档：

Debian Linux 内核手册。
bootup(7) 介绍了基于 systemd 的系统启动流程。
boot(7) 介绍了基于 UNIX System V Release 4 的系统启动流程。

1. 启动过程概述¶

第一阶段：UEFI¶

计算机打开电源时，由 UEFI 固件访问 ESP 分区，从而加载 boot loader。其默认行为由厂商设定。

第二阶段：Bootloader¶

由 UEFI 启动，boot loader 将系统内核映像和 initrd 映像加载到内存并将控制权交给它们。

initrd 映像是根文件系统映像, 以现在的技术看来，它其实应该叫 initramfs 映像（initial RAM filesystem）。对于 Debian 系统，其 boot loader 是 GRUB2。
UEFI 系统加载 GRUB2 后，GRUB2 再一次读取 ESP 分区，使用 /boot/efi/EFI/debian/grub.cfg 里面 search.fs_uuid 字段指定的 UUID 来确定 GRUB2 菜单配置文件 /boot/grub/grub.cfg 所在的分区。
更多细节参见 info grub 和 grub-install(8)。

第三阶段：内核初始化¶

在这里又可以称为迷你 Debian 系统阶段，/init 程序是根文件系统执行的第一个程序。这个程序在用户空间把内核初始化，并把控制权交给下一阶段。

如果 initramfs 是由 initramfs-tools 创建，则 /init 程序是一个 shell 脚本程序。
- 迷你 Debian 系统中可用的命令是精简过的，且主要由一个称为 busybox(1) 的 GNU 工具提供。
如果 initramfs 是由 dracut 创建，则 /init 程序是一个二进制 systemd 程序。
- 迷你 Debian 系统中可用的命令是一个精简过的 systemd(1) 环境。

小心

当在一个只读的根文件系统上时，使用 mount 命令需要添加 -n 选项。

第四阶段：用户空间初始化¶

内核在此环境下继续运行。根文件系统将由内存切换到实际的硬盘文件系统上。

init 程序是系统执行的第一个程序（PID=1），它启动其它各种程序以完成主引导流程。init 程序的默认路径是 /usr/sbin/init，但可通过内核启动参数修改，例如 init=/path/to/init_program。在 Debian 系统，/usr/sbin/init 是一个到 /lib/systemd/systemd 的符号链接。

2. Systemd¶

systemd 初始化进程基于单元配置文件来并行派生进程
- 单元配置文件参见 systemd,unit(5)、systemd.resource-control(5)
- 配置文件及其加载路径参阅 systemd-system.conf(5)
系统启动时，systemd 进程会尝试启动 /lib/systemd/system/default.target
- 详细内容参阅 systemd.special(7)、bootup(7)
systemd 提供向后兼容的功能。在 '/etc/init.d/rc[0-6S].d/[KS]name' 里面 SysV 风格的启动脚本仍然会被分析；telinit(8) 会被转换为 systemd 的单元活动请求
当一个用户登陆到系统，其也会提供用户级别的 systemd 服务管理机制，在无需 root 权限的情况下管理自己的服务

3. 内核消息¶

在控制台上显示的内核错误消息，可以通过设置它们的阈值水平来配置，例如：dmesg -n3

4. 系统消息¶

在 systemd 下, 内核和系统的信息都通过日志服务 systemd-journald.service（或者叫 journald）来记录

放在 /var/log/journal 下（不变的二进制数据），或放在 /run/log/journal/ 下（变化的二进制数据）
- 可以通过 journalctl(1) 命令来访问。
一些典型的命令片段：
- journalctl -b
- journalctl -b --system
- journalctl -b --user
- journalctl -b -u $unit
- journalctl -b -u $unit -f
在 systemd 下，系统日志工具 rsyslogd(8) 的行为发生变化：
- 传统的默认行为是从 /dev/log 读取日志
- 改为从 /run/systemd/journal/syslog 读取二进制文件
- /etc/default/rsyslog 和 /etc/rsyslog.conf 能够自定义日志文件和屏幕显示
- 参见 rsyslogd(8) 和 rsyslog.conf(5)

5. 系统管理¶

一些典型的 systemctl(1) 命令片段列表：

systemctl list-units --type=help
systemctl list-timers / systemctl list-dependencies --all / systemctl list-unit-files
systemctl start $unit / systemctl stop $unit
systemctl reload $unit
systemctl restart $unit
systemctl isolate $unit / systemctl isolate graphical / systemctl isolate rescue
systemctl kill $unit
systemctl is-active $unit / systemctl is-failed $unit
systemctl status $unit|$PID|$device
systemctl show $unit|$job
systemctl reset-failed $unit
systemctl enable $unit / systemctl disable $unit
systemctl unmask $unit / systemctl mask $unit
systemctl get-default / systemctl set-default multi-user
systemctl show-environment / systemctl set-environment variable=value / systemctl unset-environment variable
systemctl daemon-reload
systemctl poweroff / systemctl reboot / systemctl suspend / systemctl hibernate

提示

shell 式样的全局通配符"*", "?", "[]"，通过使用 fnmatch(3)，来匹配目前在内存中的所有单元的基本名称。

6. 其他系统监控¶

这里是 systemd 下其它零星的监控命令列表。请阅读包括 cgroups(7) 在内的相关的 man 手册页。

systemd-analyze time
systemd-analyze blame
systemd-analyze verify $unit
loginctl user-status
loginctl session-status
systemd-cgls
ps xawf -eo pid,user,cgroup,args
读取 /sys/fs/cgroup/ 下的 sysfs

7. 系统配置¶

7.1. 主机名¶

内核在启动的时候，通过 systemd-hostnamed.service 启动的系统单位设置系统的主机名

此主机名保存在 /etc/hostname
不带参数运行 hostname(1) 命令可以打印出当前的主机名

7.2. 文件系统¶

硬盘和网络文件系统的挂载选项可以在 /etc/fstab 中设置，参见 fstab(5)
加密文件系统的配置设置在 /etc/crypttab 中,参见 crypttab(5)
软 RAID 的配置 mdadm(8) 设置在 /etc/mdadm/mdadm.conf，参见 mdadm.conf(5)

警告

每次启动的时候，在挂载了所有文件系统以后，/tmp, /var/lock, 和 /var/run 中的临时文件会被清空。

7.3. 网络接口初始化¶

对于使用 systemd 的现代 Debian 桌面系统，网络接口通常由两个服务进行初始化：lo 接口通常在 networking.service 处理，而其它接口则由 NetworkManager.service 处理。

7.4. 云系统初始化¶

主机名、文件系统、网络、语言环境、SSH 密钥、用户和组等个性化信息，可以使用 cloud-init 和 netplan.io 软件包提供的功能来配置，利用多个数据源，放在原始系统镜像里面的文件和在启动过程中提供的外部数据。这些软件包使用 YAML 数据来声明系统配置。

7.5 定制自己的 sshd 服务¶

传统 Unix 服务的按需套接字激活（on-demand socket activation）系统由 inetd（或 xinetd）超级服务来提供。在 systemd 下, 相同功能能够通过增加 *.socket 和 *.service 单元配置文件来启用：

首先，禁用系统安装的服务单元

sudo systemctl stop sshd.service
sudo systemctl mask sshd.service

定义一个监听的套接字 sshd.socket，sshd@.service 作为其匹配的服务文件

sshd.socket sshd@.service

[Unit]
Description=SSH Socket for Per-Connection Servers

[Socket]
ListenStream=22
Accept=yes

[Install]
WantedBy=sockets.target

[Unit]
Description=SSH Per-Connection Server

[Service]
ExecStart=-/usr/sbin/sshd -i
StandardInput=socket

然后重新加载
```
sudo systemctl daemon-reload
```

8. `udev` 系统¶

从 Linux 内核 2.6 版开始，udev 系统提供了自动硬件发现和初始化机制。

在内核发现每个设备的基础上，udev 系统使用从 sysfs 文件系统的信息启动一个用户进程，使用 modprobe(8) 程序加载支持它所要求的内核模块, 创建相应的设备节点
参见 udev(7)

提示

如果由于某些理由，/lib/modules/kernel-version/modules.dep 没有被 depmod(8) 正常生成，模块可能不会被 udev 系统按期望的方式加载。执行 depmod -a 来修复它。

警告

不要尝试用 udev 规则里面的 RUN 长期运行程序，比如说备份脚本。请创建一个适当的 systemd.service(5) 文件并激活它来替代。

9. 内核模块初始化¶

通过 modprobe(8) 程序添加和删除内核模块，使我们能够从用户进程来配置正在运行的 Linux 内核。

udev 系统自动化它对 modprobe(8) 的调用来帮助内核模块初始化。
下面的非硬件模块和特殊的硬件驱动模块，需要被预先加载，把它们在 /etc/modules 文件里列出（参见 modules(5)）
- TUN/TAP 模块提供虚拟的 Point-to-Point 网络设备（TUN）和虚拟的 Ethernet 以太网网络设备（TAP）
- netfilter 模块提供 netfilter 防火墙能力，参阅 iptables(8)
- watchdog timer 驱动模块
modprobe(8) 程序的配置文件是按 modprobe.conf(5) 的说明放在"/etc/modprobes.d/" 目录下
- 如果你想避免自动加载某些内核模块，考虑把它们作为黑名单放在 /etc/modprobes.d/blacklist 文件里
/lib/modules/version/modules.dep 文件由 depmod(8) 程序生成，它描述了 modprobe(8) 程序使用的模块依赖性.

注意

如果你在启动时出现模块加载问题，或者 modprobe(8) 时出现模块加载问题, depmod -a 可以通过重构 modules.dep 来解决这些问题。

modinfo(8) 程序显示 Linux 内核模块信息
lsmod(8) 程序以好看的格式展示 /proc/modules 的内容，显示当前内核加载了哪些模块