Linux系統的啟動方式有點復雜，而且總是有需要優化的地方。傳統的Linux系統啟動過程主要由著名的init進程（也被稱為SysV init啟動系統）處理，而基於init的啟動系統被認為有效率不足的問題，systemd是Linux系統機器的另一種啟動方式，宣稱彌補了以傳統Linux SysV init為基礎的系統的缺點。銀河麒麟操作系統V4版采用了systemd。

理解Linux啟動過程

在我們打開Linux電腦的電源後第一個啟動的進程就是init。分配給init進程的PID是1。它是系統其他所有進程的父進程。當一臺Linux電腦啟動後，處理器會先在系統存儲中查找BIOS，之後BIOS會檢測系統資源然後找到第一個引導設備，通常為硬盤，然後會查找硬盤的主引導記錄（MBR），然後加載到內存中並把控制權交給它，以後的啟動過程就由MBR控制。

主引導記錄會初始化引導程序（Linux上有兩個著名的引導程序，GRUB和LILO，80%的Linux系統在用GRUB引導程序），這個時候GRUB或LILO會加載內核模塊。內核會馬上查找/sbin下的“init”程序並執行它。從這裏開始init成為了Linux系統的父進程。init讀取的第一個文件是/etc/inittab，通過它init會確定我們Linux操作系統的運行級別。它會從文件/etc/fstab裏查找分區表信息然後做相應的掛載。然後init會啟動/etc/init.d裏指定的默認啟動級別的所有服務/腳本。所有服務在這裏通過init一個一個被初始化。在這個過程裏，init每次只啟動一個服務，所有服務/守護進程都在後臺執行並由init來管理。

關機過程差不多是相反的過程，首先init停止所有服務，最後階段會卸載文件系統。

以上提到的啟動過程有一些不足的地方。而用一種更好的方式來替代傳統init的需求已經存在很長時間了。也產生了許多替代方案。其中比較著名的有Upstart，Epoch，Muda和Systemd。而Systemd獲得最多關註並被認為是目前最佳的方案。

理解Systemd

開發Systemd的主要目的就是減少系統引導時間和計算開銷。Systemd（系統管理守護進程），最開始以GNU GPL協議授權開發，現在已轉為使用GNU LGPL協議，它是如今討論最熱烈的引導和服務管理程序。如果你的Linux系統配置為使用Systemd引導程序，它取替傳統的SysV init，啟動過程將交給systemd處理。Systemd的一個核心功能是它同時支持SysV init的後開機啟動腳本。

Systemd引入了並行啟動的概念，它會為每個需要啟動的守護進程建立一個套接字，這些套接字對於使用它們的進程來說是抽象的，這樣它們可以允許不同守護進程之間進行交互。Systemd會創建新進程並為每個進程分配一個控制組（cgroup）。處於不同控制組的進程之間可以通過內核來互相通信。systemd處理開機啟動進程的方式非常漂亮，和傳統基於init的系統比起來優化了太多。讓我們看下Systemd的一些核心功能。

• 和init比起來引導過程簡化了很多

• Systemd支持並發引導過程從而可以更快啟動

• 通過控制組來追蹤進程，而不是PID

• 優化了處理引導過程和服務之間依賴的方式

• 支持系統快照和恢復

• 監控已啟動的服務；也支持重啟已崩潰服務

• 包含了systemd-login模塊用於控制用戶登錄

• 支持加載和卸載組件

• 低內存使用痕跡以及任務調度能力

• 記錄事件的Journald模塊和記錄系統日誌的syslogd模塊

Systemd同時也清晰地處理了系統關機過程。在麒麟操作系統中，在/lib/systemd/system目錄下有三個腳本，分別叫systemd-halt.service，systemd-poweroff.service，systemd-reboot.service。這幾個腳本會在用戶選擇關機，重啟或待機時執行。在接收到關機事件時，systemd首先卸載所有文件系統並停止所有內存交換設備，斷開存儲設備，之後停止所有剩下的進程。

Systemd結構概覽

讓我們看一下Linux系統在使用systemd作為引導程序時的開機啟動過程的結構性細節。為了簡單，我們將在下面按步驟列出來這個過程：

1.當你打開電源後電腦所做的第一件事情就是BIOS初始化。BIOS會讀取引導設備設定，定位並傳遞系統控制權給MBR（假設硬盤是第一引導設備）。

2. MBR從Grub或LILO引導程序讀取相關信息並初始化內核。接下來將由Grub或LILO繼續引導系統。如果你在grub配置文件裏指定了systemd作為引導管理程序，之後的引導過程將由systemd完成。Systemd使用“target”來處理引導和服務管理過程。這些systemd裏的“target”文件被用於分組不同的引導單元以及啟動同步進程。

3. systemd執行的第一個目標是default.target。但實際上default.target是指向graphical.target的軟鏈接。Kylin裏的軟鏈接用起來和Windows下的快捷方式一樣。文件Graphical.target的實際位置是/lib/systemd/system/graphical.target。在下面的截圖裏顯示了graphical.target文件的內容。

4.在這個階段，會啟動multi-user.target而這個target將自己的子單元放在目錄“/etc/systemd/system/multi-user.target.wants”裏。這個target為多用戶支持設定系統環境。非root用戶會在這個階段的引導過程中啟用。防火墻相關的服務也會在這個階段啟動。

"multi-user.target"會將控制權交給另一層“basic.target”。

5. "basic.target"單元用於啟動普通服務特別是圖形管理服務。它通過/lib/systemd/system/basic.target.wants目錄來決定哪些服務會被啟動，basic.target之後將控制權交給sysinit.target.

6. "sysinit.target"會啟動重要的系統服務例如系統掛載，內存交換空間和設備，內核補充選項等等。sysinit.target在啟動過程中會傳遞給local-fs.target。這個target單元的內容如下面截圖裏所展示。

7. local-fs.target，這個target單元不會啟動用戶相關的服務，它只處理底層核心服務。這個target會根據/etc/fstab和/etc/inittab來執行相關操作。

系統引導性能分析

Systemd提供了工具用於識別和定位引導相關的問題或性能影響。Systemd-analyze是一個內建的命令，可以用來檢測引導過程。你可以找出在啟動過程中出錯的單元，然後跟蹤並改正引導組件的問題。在下面列出一些常用的systemd-analyze命令。

systemd-analyzetime用於顯示內核和普通用戶空間啟動時所花的時間。

systemd-analyzeblame會列出所有正在運行的單元，按從初始化開始到當前所花的時間排序，通過這種方式你就知道哪些服務在引導過程中要花較長時間來啟動。

systemd-analyzeverify顯示在所有系統單元中是否有語法錯誤。

systemd-analyzeplot可以用來把整個引導過程寫入一個SVG格式文件裏。整個引導過程非常長不方便閱讀，所以通過這個命令我們可以把輸出寫入一個文件，之後再查看和分析。下面這個命令就是做這個。

    $ systemd-analyze plot > boot.svg

systemctl相關命令

systemctl是服務管理工具中主要的工具，它融合之前service和chkconfig的功能於一體。可以使用它永久性或只在當前會話中啟用/禁用服務。

systemctl可以列出正在運行的服務狀態。

systemd-cgls以樹形列出正在運行的進程，它可以遞歸顯示控制組內容。

如何啟動/關閉、啟用/禁用服務？

啟動一個服務：systemctl start postfix.service
關閉一個服務：systemctl stop postfix.service
重啟一個服務：systemctl restart postfix.service
顯示一個服務的狀態：systemctl status postfix.service
在開機時啟用一個服務：systemctl enable postfix.service
在開機時禁用一個服務：systemctl disable postfix.service
查看服務是否開機啟動：systemctl is-enabled postfix.service
systemctl list-unit-files -t service sshd.service

查看已啟動的服務列表：systemctl list-unit-files|grep enabled
查看啟動失敗的服務列表：systemctl --failed
重新加載配置文件：systemctl condrestart sshd
condrestart選項挺有用，系統會測試新的配置文件是否有問題，若有問題，則不會重啟，若沒問題，則重啟服務。
列出系統所有服務及狀態：systemctl list-units --type=service

PS：使用命令systemctl is-enabled postfix.service 得到的值可以是enable、disable或static，這裏的static 它是指對應的 Unit 文件中沒有定義[Install]區域，因此無法配置為開機啟動服務。

說明：啟用服務就是在當前“runlevel”的配置文件目錄/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/裏，建立/lib/systemd/system裏面對應服務配置文件的軟鏈接；禁用服務就是刪除此軟鏈接，添加服務就是添加軟連接。

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systemd的理解和systemctl使用