一、启动系统流程简介
如上图,简述系统启动的大概流程:
1:硬件引导
UEFi或BIOS初始化,运行POST开机自检
2:grub2引导阶段
系统固件会从MBR中读取启动加载器,然后将控制权交给启动加载器GRUB2,GRUB2从/boot/grub2/grub.cfg文件中加载配置并显示一个菜单,在这个菜单中可以选择要启动的内核。
3:内核引导阶段
1. 加载 vmlinuz和initramfs
在选择内核或到达超时时间后,启动加载器会从磁盘加载内核(vmlinuz)和initramfs,并将它们放入内存中,initramfs中包含启动时所有必要硬件的内核模块(驱动)和初始化脚本等
2. 加载硬件驱动并初始化硬件
内核启动并完成初始化后,会执行initramfs中的init初始化程序,寻找硬件的相关驱动并初始化相关硬件。initramfs中主要包含了系统启动过程中依赖硬件的驱动程序以及一些初始化脚本程序。
3. 挂载根文件系统到/sysroot目录
启动/usr/sbin/init(PID=1),现在都是/usr/lib/systemd/systemd的一个软链接,systemd会执行initrd.target包含的所有单元,并将根文件系统挂载到/sysroot/目录, 在initrd.target启动时的依赖单元,会按照/etc/fstab设置对硬盘进行挂载。
4. 根文件系统从initramfs切换到/sysroot,开始用户态阶段初始化程序
内核将根文件系统从initramfs切换为/sysroot(硬盘上的根文件系统),systemd会找到磁盘上安装的systemd并自动重新执行
3:systemd引导阶段
1. 执行systemd,开始用户态的初始化程序
硬盘上安装的systemd会查找从内核命令行传递的目标或是系统中配置的默认目标并启动对应单元后就可以进入到对应的登录界面。默认目标是
/etc/systemd/system/default.target,
2. 最先执行sysinit.target,其次执行basic.target与getty.target准备好系统基本环境。然后启动multi-user.target下的相关应用
如果默认目标为multi-user.target(字符界面),systemd会先执行sysinit.target初始化系统之后执行basic.target与getty.target准备基本系统环境和终端,再启动multi-user.target下的相关应用,同时执行/etc/rc.d/rc.local(需要执行权限)与与登录服务(systemd-logind.service),开启登录界面
二、启动单元介绍
1:内核态阶段
initrd.target:initramfs 阶段的主目标
initrd-root-device.target:确保根存储设备已准备就绪
sysroot.mount:将根文件系统挂载到 /sysroot 目录
initrd-root-fs.target:表示根文件系统已成功挂载到 /sysroot
initrd-parse-etc.service:解析真实根文件系统中的 /etc 配置
sysroot-usr.mount:挂载独立 /usr 分区到 /sysroot/usr
x-initrd.target:自定义初始化目标,通常用于触发特定硬件配置或服
initrd-fs.target:确保所有必要的文件系统已挂载
2:用户态阶段
sysinit.target:系统初始化
local-fs.target:挂载本地文件系统,根据 /etc/fstab 配置完成分区挂载
cryptsetup.target:初始化磁盘加密设备,解密并激活加密的存储设备。
systemd-udevd.service:启动 udev 设备管理器,生成设备节点并触发设备相关事件。
swap.target:激活交换分区(swap)
systemd-sysctl.service:应用内核参数
systemd-sysusers.service:创建系统用户和组
systemd-tmpfiles-setup.service:创建临时目录(如/tmp、/run)
systemd-journald.service:启动系统日志守护进程,收集内核、用户态服务的日志
basic.target:准备系统的基础系统环境
timers.target:管理定时任务(systemd-timer单元)
paths.target:监控文件 / 目录变化并触发服务
slices.target:资源控制单元,通过CGroup限制服务资源
sockets.target:启动基于 socket 的服务
multi-user.target:并行启动多用户模式下的所有服务
multi-user.target下的所有服务默认并行启动,通过requires after before设置了依赖关系和启动顺序的按设置的顺序和依赖关系启动。
graphical.target:启动图形界面模式下的所有服务