文章目录
- 1. 前言
- 2. Linux 系统启动过程
- 2.1 开机自检
- 2.2 MBR 引导
- 2.3 GRUB 菜单
- 2.4 加载 Linux 内核
- 2.5 init 进程初始化
- 2.6 系统启动过程总结
- 3. init 进程与 systemd
- 3.1 init 进程
- 3.2 Centos5/6/7 init 进程对比
- 3.3 systemd
- 3.4 systemd 单元类型
- 3.5 运行级别对应的 systemd 目标
- 3.6 systemd 管理命令 systemctl
- 4.总结
1. 前言
服务器在正常的运行过程中，一般很少重启，但是如果发生了未知故障或者遇到了人为误操作的情况，可能就会出现启动异常的状况。虽然 Linux 系统启动流程是比较底层的知识了，但是为了加深对 Linux 系统的理解，总结了这篇文章。
2. Linux 系统启动过程
2.1 开机自检
服务器主机开机以后，将根据主板 BIOS 中的设置对 CPU、内存、显卡、硬盘等设备进行初步检测，检测成功后根据预设的启动顺序移交系统控制权，大多时候会移交给本机硬盘。
2.2 MBR 引导
当从本机硬盘中启动系统时，首先根据硬盘第一个扇区中 MBR (主引导记录）的设置，将系统控制权传递给包含操作系统引导文件的分区；或者直接根据 MBR 记录中的引导信息调用启动菜单（如GRUB） 。
2.3 GRUB 菜单
对于Linux操作系统来说，GRUB (统一启动加载器）是使用最为广泛的多系统引导器程序。系统控制权传递给 GRUB 以后，将会显示启动菜单给用户选择，并根据所选项（或采用默认值）加载 Linux 内核文件，然后将系统控制权转交给内核。需要注意的是，Centos7 采用的是 GRUB2 启动引导器。
2.4 加载 Linux 内核
Linux 内核是一个预先编译好的特殊二进制文件，介于各种硬件资源与系统程序之间， 负责资源分配与调度。内核接过系统控制权以后，将完全掌控整个 Linux 操作系统的运行过程。
在CentoS 系统中，默认的内核文件位于"/boot/vmlinuz-3.10.0-514.el7.x86_64"。
2.5 init 进程初始化
为了完成进一步的系统引导过程，Linux 内核首先将系统中的 “/sbin/init” 程序加载到内存中运行，init 进程负责完成一系列的系统初始化过程，最后等待用户进行登录。
2.6 系统启动过程总结
- 检测出第一个能够引导系统的设备比如硬盘或光驱
- 运行放在 MBR 扇区里的启动 GRUB 引导程序
- GRUB 引导程序通过读取 GRUB 配置文件 /boot/grub2/grub.cfg 来获取内核和镜像文件系统的设置以及路径位置
- 把内核和镜像文件系统加载到内存中
- 加载硬件驱动程序，内核把 init 进程加载到内存中运行
3. init 进程与 systemd
3.1 init 进程
- 由 Linux 内核加载运行 /sbin/init 程序
- init 进程是系统中第一个进程
- init 进程的 PID 号永远为 1
[root@c7-1 ~]#ll /sbin/init
lrwxrwxrwx. 1 root root 22 8月 13 21:44 /sbin/init -> ../lib/systemd/systemd
3.2 Centos5/6/7 init 进程对比
3.3 systemd
- systemd 是 Linux 操作系统的一种 init 软件
- CentOS7 中采用全新的 systemd 启动方式，取代传统的 SysVinit
- CentOS7 中运行的第一个 init 进程是 /lib/systemd/systemd
[root@c7-1 ~]#ps -ef
UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD
root 1 0 0 8月15 ? 00:00:31 /usr/lib/systemd/systemd --switched-root --system --deserialize 22
root 2 0 0 8月15 ? 00:00:00 [kthreadd]
root 4 2 0 8月15 ? 00:00:00 [kworker/0:0H]
root 6 2 0 8月15 ? 00:00:00 [ksoftirqd/0]
root 7 2 0 8月15 ? 00:00:00 [migration/0]
......
3.4 systemd 单元类型
| 单元类型 | 扩展名 | 说明 |
|---|---|---|
| Service | .service | 描述一个系统服务 |
| Socket | .socket | 描述一个进程间通信的套接字 |
| Device | .device | 描述一个内核识别的设备文件 |
| Mount | .mount | 描述一个文件系统的挂载点 |
| Automount | .automount | 描述一个文件系统的自动挂载点 |
| Swap | .swap | 描述一个内存交换设备或交换文件 |
| Path | .path | 描述一个文件系统中文件或目录 |
| Timer | .timer | 描述一个定时器（用于实现类似 cron 的调度任务） |
| Snapshot | .snapshot | 用于保存一个 systemd 的状态 |
| Scope | .scope | 使用 systemd 的总线接口以编程的方式创建外部进程 |
| Slice | .slice | 描述居于 Cgroup 的一组通过层次组织的管理系统进程 |
| Target | .target | 描述一组 systemd 的单元 |
3.5 运行级别对应的 systemd 目标
| 运行级别 | systemd 的 target | 说明 |
|---|---|---|
| 0 | target | 关机状态，使用该级别时将会关闭主机 |
| 1 | rescue.target | 单用户模式，不需要密码验证即可登录系统，多用于系统维护 |
| 2 | multi-user.target | 用户定义/域特定运行级别。默认等同于3 |
| 3 | multi-user.target | 字符界面的完整多用户模式，大多数服务器主机运行在此级别 |
| 4 | multi-user.target | 用户定义/域特定运行级别。默认等同于3 |
| 5 | graphical.target | 图形界面的多用户模式，提供了图形桌面操作环境 |
| 6 | reboot.target | 重新启动，使用该级别时将会重启主机 |
3.6 systemd 管理命令 systemctl
格式：
systemctl COMMAND name.service #.service 也可以省略
Sysvinit 和 Systemd 命令对比
| Sysvinit命令 | Systemd命令 | 含义 |
|---|---|---|
| service name start | systemctl start name | 启动服务 |
| service name stop | systemctl stop name | 关闭服务 |
| service name restart | systemctl restart name | 重启服务不管当前是启动还是关闭状态 |
| service name reload | systemctl reload name | 重新载入服务配置信息而不中断服务 |
| service name condrestart | systemctl condrestart name | 运行状态的服务可以重启，不在运行状态无法重启 |
| service name status | systemctl status name | 查看服务的运行状态 |
| chkconfig name on | systemctl enable name | 设置服务为开机自启动 |
| chkconfig name off | systemctl disable name | 设置服务为开机关闭 |
| chkconfig name | systemctl is-enabled name | 检查服务是否开机自启 |
| chkconfig name --add | systemctl daemon-reload | 创建一个新服务文件，或者变更配置的时候使用 |
示例：
#启动 httpd 服务
systemctl start httpd
#停止 httpd 服务
systemctl stop httpd
#重启 httpd 服务
systemctl restart httpd
#查看 httpd 服务状态
systemctl status httpd
#禁止自动和手动启动服务(可以关闭运行的服务)
systemctl mask name.service
#取消禁止
systemctl unmask name.service
#查看某服务当前是否正在运行
systemctl is-active name.service
#查看所有服务
systemctl list-unit-files --type=service
#查看所有已经激活的服务
systemctl list-unit-files --type=service | grep enabled
#列出启动失败的服务
systemctl --failed --type=service
或
systemctl list-units --state failed
或
systemctl list-unit-files --state=failed
#开启 httpd 服务并设置开机自启
systemctl enable --now httpd.service
#关闭 httpd 服务并关闭开机自启
systemctl disable --now httpd.service
#查看服务的依赖关系
systemctl list-dependencies name.service
#杀掉进程
systemctl kill unitname
4.总结
作为一名运维工程，对 Linux 系统服务的管理是基本技能。一个系统在安装完成后免不了要对系统进行优化，关闭不必要的服务，节省系统资源，保护服务器不受网络攻击，这也是运维工作的职责所在，熟练掌握 Linux 系统的底层原理和基本操作，在面对问题的时候才不会茫然不知所措！
