(转)CentOS 7系统详细开机启动流程和关机流程

CentOS 7系统详细开机启动流程和关机流程

原文：http://blog.csdn.net/yuesichiu/article/details/51350654

名称

    bootup - 系统启动流程

描述

    在系统启动过程中要涉及多个不同的组件。按下开机按钮后，首先BIOS/UEFI做最基本的硬件自检与初始化，
    然后加载预设/手动选择的磁盘/网络上的引导加载器(例如GRUB2)，引导加载器进一步从磁盘/网络上加载操作系统内核(例如Linux)。
    对于Linux来说，内核将会(可选的)解压一个initrd(initial RAM disk)镜像(可以用dracut类的工具生成)，
    并执行由"rdinit="内核引导参数指定的init程序(例如systemd)以寻找并挂载根文件系统。    完成根文件系统的挂载之后，内核启动由"init="内核引导参数指定的init程序(例如systemd)以接管系统的控制权。
    该init程序将会负责检测所有其他的硬件设备、挂载必要的文件系统、启动所有必要的服务，等等。

    关机时，init程序将会停止所有服务、卸载所有文件系统、(可选的)返回initrd环境卸载根文件系统，最后关闭电源。

常规启动流程

    当成功挂载了"root="内核引导参数指定的根文件系统之后，内核将启动由"init="内核引导参数指定的init程序，
    从这个时间点开始，即进入了"常规启动流程"：检测硬件设备并加载驱动、挂载必要的文件系统、启动所有必要的服务，等等。
    对于systemd系统来说，上述"init程序"就是systemd进程，
    而整个"常规启动流程"也以几个特殊的 target 单元(详见 )作为节点，被划分为几个阶段性步骤。

    在每个阶段性步骤内部，任务是高度并行的，所以无法准确预测其中的单元的顺序，但是不同阶段之间的先后顺序总是固定的。

    当启动系统时，systemd 将会以 default.target 为启动目标，借助单元之间环环相扣的依赖关系，即可完成"常规启动流程"。
    通常，default.target 只是一个指向 graphical.target(图形界面) 或 multi-user.target(文本控制台) 的软连接。
    为了强制启动流程的规范性以及提高单元的并行性，预先定义了一些具有特定含义的 target 单元。

    下面的图表解释了这些具有特定含义的 target 单元之间的依赖关系以及各自在启动流程中的位置。
    图中的箭头表示了单元之间的依赖关系与先后顺序，整个图表按照自上而下的时间顺序执行。

    local-fs-pre.target
             |
             v
     (各个 mounts 与       (各个 swap       (各个加密块设备
      fsck services)        devices)            devices)        (各个底层服务        (各个底层API虚拟
             |                  |                  |             services: udevd,     文件系统 mounts:
             v                  v                  v             tmpfiles, random     mqueue, configfs,
      local-fs.target      swap.target     cryptsetup.target     seed, sysctl ...)      debugfs ...)
             |                  |                  |                    |                    |
             \__________________|_________________ | ___________________|____________________/
                                                  \|/
                                                   v
                                            sysinit.target
                                                   |
              ____________________________________/|\________________________________________
             /                  |                  |                    |                    \
             |                  |                  |                    |                    |
             v                  v                  |                    v                    v
       (各个 timers)      (各个 paths)             |             (各个 sockets)        rescue.service
             |                  |                  |                    |                    |
             v                  v                  |                    v                    v
       timers.target      paths.target             |             sockets.target        rescue.target
             |                  |                  |                    |
             v                  \_________________ | ___________________/
             .                                    \|/
             . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
                                             basic.target
                                                   |
              ____________________________________/|                                 emergency.service
             /                  |                  |                                         |
             |                  |                  |                                         v
             v                  v                  v                                 emergency.target
         display-        (图形界面所必须    (各个系统服务)
     manager.service      的各个系统服务)          |
             |                  |                  v
             |                  |         multi-user.target
             |                  |                  |
             \_________________ | _________________/
                               \|/
                                v
                       graphical.target

    用粗体下划线标识的目标单元经常被用作启动目标。有两种方法可以指定启动目标：
    (1)使用 systemd.unit= 内核命令行参数(参见systemd手册)；(2)使用 default.target 软连接。

    因为 timers.target 以异步方式包含在 basic.target 中，所以 timer 单元可以依赖于在 basic.target 之后才启动的服务。

initrd 启动流程

    在initrd内部，也可以将 systemd 用作init程序(由"rdinit="内核引导参数指定)，此时 initrd.target 将是默认目标。
    initrd内部启动流程的上半部分与前一小节 basic.target 之前的部分完全相同，随后的启动流程将如下图所示。
    如果成功的将根文件系统挂载到 /sysroot 目录，那么 sysroot.mount 单元将被激活，然后进一步激活 initrd-root-fs.target 目标。
    initrd-parse-etc.service 将会分析 /sysroot/etc/fstab 文件以挂载 /usr (若需要)与带有 x-initrd.mount 标记的挂载点。
    这些挂载点都将被挂载到 /sysroot 之下，然后流程到达 initrd-fs.target 目标。
    再接下来 initrd-cleanup.service 将会使用
        /usr/bin/systemctl --no-block isolate initrd-switch-root.target
    命令启动 initrd-switch-root.target 目标。因为 isolate 表示立即停止所有在新的目标单元中不需要的进程，
    所以此动作实际上是为接下来切换根目录做预先的准备(也就是清理环境)。
    最后，激活 initrd-switch-root.service 服务，将系统的根目录切换至 /sysroot 目录。

                                    (之前的流程与上一小节完全相同)
                                                   :
                                                   v
                                             basic.target
                                                   |                                 emergency.service
                            ______________________/|                                         |
                           /                       |                                         v
                           |                  sysroot.mount                          emergency.target
                           |                       |
                           |                       v
                           |             initrd-root-fs.target
                           |                       |
                           |                       v
                           v            initrd-parse-etc.service
                    (各个自定义的                  |
                   initrd services)                v
                           |            (sysroot-usr.mount 以及
                           |            fstab 中带有 x-initrd.mount
                           |               标记的各个挂载点)
                           |                       |
                           |                       v
                           |                initrd-fs.target
                           \______________________ |
                                                  \|
                                                   v
                                              initrd.target
                                                   |
                                                   v
                                         initrd-cleanup.service
                                (使用 isolates 启动 initrd-switch-root.target)
                                                   |
                                                   v
                            ______________________/|
                           /                       v
                           |        initrd-udevadm-cleanup-db.service
                           v                       |
                   (各个自定义的                   |
                  initrd services)                 |
                           \______________________ |
                                                  \|
                                                   v
                                       initrd-switch-root.target
                                                   |
                                                   v
                                       initrd-switch-root.service
                                                   |
                                                   v
                                         切换到主机上的操作系统

关机流程

    systemd 系统在关机时同样遵循固定的流程，具体如下图所示：

                   (与所有系统服务互斥)   (与所有文件系统 mounts, swaps, cryptsetup devices 互斥)
                              |                                      |
                              v                                      v
                       shutdown.target                         umount.target
                              |                                      |
                              \______________________   _____________/
                                                     \ /
                                                      v
                                             (各个底层 services)
                                                      |
                                                      v
                                                final.target
                                                      |
                _____________________________________/ \_________________________________
               /                         |                        |                      \
               |                         |                        |                      |
               v                         v                        v                      v
    systemd-reboot.service   systemd-poweroff.service   systemd-halt.service   systemd-kexec.service
               |                         |                        |                      |
               v                         v                        v                      v
        reboot.target           poweroff.target          halt.target          kexec.target

    用粗体下划线标识的目标单元经常被用作关机目标。