openEuler系统管理- 课件 第8章-1 系统启动管理

系统启动与进程管理深入了解openEuler系统启动与进程管理01理解系统启动的重要性与原理系统启动管理在ARM架构中，UEFI的执行过程同样是先初始化硬件设备，引导EFI系统运行，然后找到GPT中的BootLoader并启动。BIOS的执行过程是先初始化硬件设备，获取主机的各项硬件配置，然后将MBR中的BootLoader读取到内存中，并将控制权交给BootLoader。BIOS一般会被写入主板ROM中，主要功能是初始化硬件，提供硬件的软件抽象。在硬件启动这一阶段，需要达成的目的是借助BIOS/UEFI将硬件的控制权转交给BootLoader，为后续的系统启动做好准备。启动目的硬件启动的目的是借助固定的程序，将硬件的控制权转交给BootLoader。因为操作系统由硬件上的不同文件组成，需要一个固定程序对接不同操作系统并启动主引导程序。BIOS执行UEFI执行硬件启动根据硬件的差别，硬件启动一般主要有两种方式，即BIOS和UEFI。在x86架构中，以BIOS为主；在ARM架构中，以UEFI为主。狭义的BIOS指BIOS本身，广义的BIOS包括UEFI，UEFI的生态更加开放。控制权转交启动方式GRUB2相比GRUBLegacy具有更多功能，如加密操作系统、恢复系统密码、定制开机画面等，为用户提供了更多的选择和便利。功能增强在这个阶段中，BootLoader会将控制权转交给内核，启动内核之后，接下来的任务将交由内核完成。控制权转交BootLoader是一类程序的总称，如LILO、GRUBLegacy等，一般也称为内核加载程序。GRUB2是GRUB的升级版，能实现选择不同的操作系统启动项、动态改变引导参数等更多功能。由于GRUBLegacy启动加载器当前已经难以维护，所以GRUB重写了代码，并在其基础上实现了模块化，增强了移植性。GRUB升级在openEuler操作系统启动过程中，BootLoader引导阶段的任务是加载Linux内核以及可选的初始RAM磁盘。它可以选择磁盘上多个操作系统内核中的一个进行启动，或从系统分区中选择特殊的内核配置。引导任务BootLoader引导程序总称阶段进入首个进程systemd具有启动速度快、按需启动服务、管理挂载点等多种优势，能够更好地实现系统的初始化和服务管理。内核引导由systemd或init完成相关的启动过程，包括启动服务、启动Shell等。systemd在系统初始化方面具有更多的优势和功能。随着技术的发展，systemd逐渐替代init成为主流的系统初始化工具，openEuler也顺应了这一趋势，采用systemd来提高系统的性能和管理效率。systemd优势在完成内核加载程序启动之后，就进入内核引导阶段。此时操作系统会将控制权由内核转交给运行中的进程systemd或init。openEuler操作系统启动过程中的第一个进程是PID为1的进程，它就是systemd或init。当前大部分的Linux发行版都采用systemd来代替init，openEuler也采用systemd来实现系统初始化功能。替代init启动过程14523启动某个target的时候，systemd就会启动里面所有的unit。用户可以通过修改unit文件自定义unit，并将多个unit设为一个target，按计划启动。启动方式systemd在系统初始化过程中起着关键的作用，它能够有效地管理和协调各个服务的启动，确保系统的正常运行。初始化主体系统初始化阶段由systemd完成。systemd启动之后，会根据预先设定的target运行相应的服务。系统初始化用户可以自定义启动单元或者修改启动顺序，以满足不同的使用需求。例如，用户可以根据自己的业务需求，调整某些服务的启动顺序。服务内容这些服务包括按/etc/fstab挂载目录、设定定时器、启动日志等。target是一个unit组，包含许多相关的unit。自定义启动systemd作用启动终端为用户提供了与系统进行交互的界面，用户可以在终端中输入命令，执行各种操作，实现对系统的管理和使用。启动终端启动完成终端切换至此，通过以上5个阶段，控制权从硬件一路转交至软件，最终传递到用户手中，openEuler操作系统启动完成。在控制台上，模拟这6个tty字符终端，分别对应/dev/tty1/～6，可以按“Alt+Fn”（Fn表示F1～F6）组合键来进行切换。/dev/tty0为桌面终端，也就是用户目前正在使用的终端。用户交互终端指的是用户交互界面或者接口。在系统完成初始化之后，首先会执行/sbin/mingetty开启6个tty字符终端。验证登录操作系统会比对/etc/nologin、/etc/passwd、/etc/shadow等文件进行验证登录。在登录成功后，屏幕将输出相关信息，并加载用户目录下设置的环境变量，等待用户输入。终端定义02了解systemd的特性与配置系统初始化配置systemd支持按需启动，系统运行状态动态变化，用户难以准确知道系统当前运行的服务。systemd快照功能提供了将当前系统运行状态保存并恢复的保障。挂载点管理systemd具有比UpStart强的并行启动能力，采用了socket和D-Bus激活等技术启动服务，启动速度更快。它的宗旨是尽可能减少不必要的进程，并且将更多的进程并行启动。事务性依赖管理系统启动过程中各工作可能存在依赖关系，systemd维护着“事务一致性”的概念，确保所有相关的服务都可以正常启动而不会出现互相依赖、死锁的情况。传统的Linux系统中，用户通过/etc/fstab文件维护固定的文件系统挂载点。而systemd内建了自动挂载服务，实现了动态挂载，同时兼容/etc/fstab文件，用户无须另外安装autofs服务。启动速度快按需启动服务系统快照与恢复systemd具有按需启动的能力，只有在某个服务被真正请求的时候才启动它。当该服务结束时，systemd可以关闭它，等待下次需要时再次启动，避免了服务启动时间过长以及系统资源的浪费。systemd特性unit查看路径systemd具有和SysV以及LSB初始化脚本兼容的特性。系统中已经存在的服务和进程无须修改，降低了系统向systemd迁移的成本，使得systemd替换现有初始化系统成为可能。当存在同名文件时，优先采用优先级较高的配置文件，确保系统使用正确的配置。systemd其他特性systemd开启和监督操作系统是基于unit的，unit的名称由一个与配置文件对应的名字和类型组成。unit有多种类型，如Serviceunit、Targetunit等。兼容性操作单位路径优先级systemd采用cgroup特性跟踪和管理进程的生命周期。cgroup主要用来实现系统资源配额管理，提供了类似文件系统的接口，使用方便。当进程创建子进程时，子进程会继承父进程的cgroup。所有可用的systemdunit可以通过3条路径查看，分别是/usr/lib/systemd/system/、/run/systemd/system/、/etc/systemd/system/，这3条路径的优先级自上而下递减。进程管理unit类型介绍systemd开启和监督操作系统是基于unit的，也就是说，systemd操作的基本单位是unit。unit的名称由一个与配置文件对应的名字和类型组成。例如name.serviceunit有一个具有相同名字的配置文件，是守护进程name的一个封装单元。unit查看与优先级所有可用的systemdunit可以通过以下3条路径查看：

在/usr/lib/systemd/system/目录下，可查看软件包安装时产生的systemdunit；

在/run/systemd/system/目录下，可查看运行时创建的systemdunit；

在/etc/systemd/system/目录下，可查看由root用户创建和管理的systemdunit。这3条路径的优先级自上而下递减，即存在同名文件时，优先采用优先级较高的配置文件。openEuler运行级别运行级别定义运行级别定义了服务器启动后的状态。在openEuler操作系统中，systemd用目标替代运行级别的概念，提供了更大的灵活性。常规运行级别目标描述0runlevel0.target、poweroff.target关闭系统1/s/singlerunlevel1.target、rescue.target单用户模式2、4runlevel2.target、runlevel4.target、multi-user.target用户定义/域特定运行级别。默认等同于33runlevel3.target、multi-user.target多用户，非图形化环境。用户可以通过多个控制台或网络登录5runlevel5.target、graphical.target多用户，图形化环境。通常为所有运行级别为3的服务外加图形化登录6runlevel6.target、reboot.target重启系统rescuerescure.target救援模式emergencyemergency.target紧急模式（紧急Shell）救援与紧急模式在救援模式下，将挂载所有本地文件系统，但不会启动正常服务，比如网络等，只会启动很少的服务。救援模式多用于系统无法正常启动的情况，此外，可以在救援模式下执行一些重要的救援操作，例如重置root密码。如需要改变当前系统为救援模式，可在root权限下执行如下命令：[root@openEuler~]#systemctlrescue命令执行后，窗口会有如下输出信息：Youareinrescuemode.Afterloggingin,type"journalctl-xb"toviewsystemlogs,"systemctlreboot"toreboot,"systemctldefault"or"exit"tobootintodefaultmode.Giverootpasswordformaintenance(orpressControl-Dtocontinue):假如此时想要从救援模式切换到正常模式，需要重启操作系统。与救援模式相比，紧急模式下不启动任何服务，不会挂载任何文件系统，用户只会打开一个原始的Shell。因此紧急模式多适用于调试目的和修复系统。如需要改变当前系统为紧急模式，可在root权限下执行如下命令：[root@openEuler~]#systemctlemergency命令执行后，窗口会有如下输出信息：Youareinemergencymode.Afterloggingin,type"journalctl-xb"toviewsystemlogs,"systemctlreboot"toreboot,"systemctldefault"or"exit"tobootintodefaultmode.Giverootpasswordformaintenance(orpressControl-Dtocontinue):假如此时想要从紧急模式切换到正常模式，同样需要重启操作系统。在openEuler中，systemd提供systemctl命令来运行、关闭、重启、显示、启用、禁用系统服务。与sysvinit命令功能类似，当前版本依然兼容service和chkconfig命令，但建议统一用systemctl进行系统服务管理。systemctl命令openEuler服务控制target是一组unit的集合，所以当用户想在systemd中自定义一些服务模块时，只需在相应的target目录下写入unit配置文件即可。每个unit对应一个.service文件（即服务），这些服务分为两类：系统服务和用户服务。系统服务是用户登录前运行的程序，而用户服务是用户登录后运行的程序。对于每个.service文件，需要配置3个字段：Unit代表启动顺序与依赖关系；Service代表启动行为，是必选字段；Install代表服务所在的target。openEuler服务控制以user.service为例，使自定义服务模块生效并设置自启动，有以下两种方法。

直接使用systemctl命令：[root@openEuler~]#systemctlenableusr.service

手动创建软连接：[root@openEuler~]#ln-s/usr/lib/systemd/system/user.service/usr/lib/systemd/

system/local-fs.target.wants/usr.service执行以下命令重新加载，使配置生效。[root@openEuler~]#systemctldaemon-reloadopenEuler服务控制以user.service为例，使自定义服务模块生效并设置自启动，有以下两种方法。

直接使用systemctl命令：[root@openEuler~]#systemctlenableusr.service

手动创建软连接：[root@openEuler~]#ln-s/usr/lib/systemd/system/user.service/usr/lib/systemd/

system/local-fs.target.wants/usr.service执行以下命令重新加载，使配置生效。[root@openEuler~]#systemctldaemon-reloadopenEuler服务控制【示例8-5】#查询服务是否被激活[root@openEuler~]#systemctlis-activename.serviceinactive选项is-active的返回结果及说明如表8-5所示。openEuler服务控制【示例8-6】#查询服务是否开机启动[root@openEuler~]#systemctlis-enabledfirewalld.servicedisabled选项is-enabled的返回结果及说明如表所示。返回结果说明enabled服务已经通过/etc/systemd/system/目录下的Alias=别名、.wants/或.requires/符号链接被永久启用enabled-runtime已经通过/run/systemd/system/目录下的Alias=别名、.wants/或.requires/符号链接被临时启用linked虽然单元文件本身不在标准单元目录中，但是指向此单元文件的一个或多个符号链接已经存在于/etc/systemd/system/永久目录中linked-runtime虽然单元文件本身不在标准单元目录中，但是指向此单元文件的一个或多个符号链接已经存在于/run/systemd/system/临时目录中masked已经被/etc/systemd/system/目录永久屏蔽（符号链接指向