CentOS 7系统详细开机启动流程和关机流程

原文：/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, randommqueue, configfs,local-fs.targetswap.targetcryptsetup.targetseed, sysctl ...)debugfs ...)| | |||\__________________|_________________ | ___________________|____________________/\|/vsysinit.target|____________________________________/|\________________________________________/ | ||\| | |||v v |vv(各个 timers)(各个 paths) | (各个 sockets) rescue.service| | |||v v |vvtimers.targetpaths.target | sockets.targetrescue.target| | ||v \_________________ | ___________________/.\|/. . . . . . . . . . . . . . . . . . . vbasic.target|____________________________________/| emergency.service/ | | || | | vv v vemergency.targetdisplay- (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| | |\_________________ | _________________/\|/vgraphical.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):vbasic.target| emergency.service______________________/| |/ | v| sysroot.mountemergency.target| || v| initrd-root-fs.target| || vv 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\______________________ |\|vinitrd.target|vinitrd-cleanup.service(使用 isolates 启动 initrd-switch-root.target)|v______________________/|/ v| initrd-udevadm-cleanup-db.servicev |(各个自定义的 |initrd services) |\______________________ |\|vinitrd-switch-root.target|vinitrd-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 vshutdown.targetumount.target| |\______________________ _____________/\ /v(各个底层 services)|vfinal.target|_____________________________________/ \_________________________________/| | \|| | |vv v vsystemd-reboot.service systemd-poweroff.service systemd-halt.service systemd-kexec.service|| | |vv v vreboot.target poweroff.targethalt.targetkexec.target用粗体下划线标识的目标单元经常被用作关机目标。