Systemd 运行流程
概述
参考：
Systemd 运行
这里以 CentOS 7 版本为例
确认系统运行级别
systemd 执行的第一个目标是 /etc/systemd/system/default.target，是一个软链接，该文件决定了老版本称为 “运行级别” 的一种行为
~]# ll /etc/systemd/system/default.target
lrwxrwxrwx. 1 root root 37 Oct 10 2020 /etc/systemd/system/default.target -> /lib/systemd/system/multi-user.target
如果想要更改系统启动级别，可以使用 systemctl set-defult XXXXX 命令来修改默认启动级别
启动 multi-user.taget
multi-user.target 文件内容如下：
~]# cat /usr/lib/systemd/system/multi-user.target
[Unit]
Description=Multi-User System
Documentation=man:systemd.special(7)
Requires=basic.target
Conflicts=rescue.service rescue.target
After=basic.target rescue.service rescue.target
AllowIsolate=yes
从 multi-user.target 中获取到下一步需要启动的服务。
- 根据 Requires 指令，需要先启动 basic.target 关联的服务
- 启动 /usr/lib/systemd/system/multi-user.target.wants/ 和 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 目录中的服务
~]# ls /usr/lib/systemd/system/multi-user.target.wants/
dbus.service getty.target plymouth-quit.service plymouth-quit-wait.service systemd-ask-password-wall.path systemd-logind.service systemd-update-utmp-runlevel.service systemd-user-sessions.service
~]# ls /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/
auditd.service chronyd.service crond.service firewalld.service irqbalance.service kdump.service NetworkManager.service remote-fs.target rhel-configure.service rsyslog.service sshd.service sysstat.service tuned.service
启动 basic.target
basic.target 文件内容如下：
~]# cat /usr/lib/systemd/system/basic.target
[Unit]
Description=Basic System
Documentation=man:systemd.special(7)
Requires=sysinit.target
After=sysinit.target
Wants=sockets.target timers.target paths.target slices.target
After=sockets.target paths.target slices.target
从 basic.target 中获取下一步需要启动的服务。
- 根据 Requires 指令，需要先启动 sysinit.target 关联的服务。
- 根据 Wants 和 After 指令，启动 sockets.target、timers.target、paths.target、slices.target 下关联的服务
- 启动 /etc/systemd/system/basic.target.wants/ 和 /usr/lib/systemd/system/basic.target.wants/ 目录中的服务。
~]# ls /etc/systemd/system/basic.target.wants/
microcode.service rhel-dmesg.service
~]# ls /usr/lib/systemd/system/basic.target.wants/
selinux-policy-migrate-local-changes@targeted.service
启动 sysinit.target
sysinit.target 文件内容如下：
~]# cat /usr/lib/systemd/system/sysinit.target
[Unit]
Description=System Initialization
Documentation=man:systemd.special(7)
Conflicts=emergency.service emergency.target
Wants=local-fs.target swap.target
After=local-fs.target swap.target emergency.service emergency.target
此时没有 Requires 指令了，也就是从该 Unit 开始，同时启动上述所有已经关联到的服务。sysinit.target 会启动重要的系统服务例如系统挂载，内存交换空间和设备，内核补充选项等等。
sysinit.target 将会启动如下服务
- loacl-fs.target 关联服务
- swap.target 关联服务
- emergency.service 服务 和 emergency.target 关联服务
- /etc/systemd/system/sysinit.target.wants/ 与 /usr/lib/systemd/system/sysinit.target.wants/ 目录中的服务
~]# ls /etc/systemd/system/sysinit.target.wants/
lvm2-lvmetad.socket lvm2-lvmpolld.socket lvm2-monitor.service rhel-autorelabel-mark.service rhel-autorelabel.service rhel-domainname.service rhel-import-state.service rhel-loadmodules.service
~]# ls /usr/lib/systemd/system/sysinit.target.wants/
cryptsetup.target plymouth-read-write.service sys-kernel-config.mount systemd-firstboot.service systemd-journal-flush.service systemd-sysctl.service systemd-udev-trigger.service
dev-hugepages.mount plymouth-start.service sys-kernel-debug.mount systemd-hwdb-update.service systemd-machine-id-commit.service systemd-tmpfiles-setup-dev.service systemd-update-done.service
dev-mqueue.mount proc-sys-fs-binfmt_misc.automount systemd-ask-password-console.path systemd-journal-catalog-update.service systemd-modules-load.service systemd-tmpfiles-setup.service systemd-update-utmp.service
kmod-static-nodes.service sys-fs-fuse-connections.mount systemd-binfmt.service systemd-journald.service systemd-random-seed.service systemd-udevd.service systemd-vconsole-setup.service
启动 local-fs.target 与 swap.target 关联服务
local-fs.target 文件内容如下：
~]# cat /usr/lib/systemd/system/local-fs.target
[Unit]
Description=Local File Systems
Documentation=man:systemd.special(7)
DefaultDependencies=no
Conflicts=shutdown.target
After=local-fs-pre.target
OnFailure=emergency.target
OnFailureJobMode=replace-irreversibly
local-fs.target 不会启动用户相关服务，它只处理底层核心服务，这个 target 会根据 /etc/fstab 来执行相关磁盘挂载操作。它通过如下一个目录决定哪些 Unit 会被启动。
- /usr/lib/systemd/system/local-fs.target.wants/
swap.target 文件内容如下：
~]# cat /usr/lib/systemd/system/swap.target
[Unit]
Description=Swap
Documentation=man:systemd.special(7)
总结
虽然 systemd 的引用 target 的顺序如上，但是真正的启动顺序为从下到上，所以可以通过设置 default.target 文件来确定开机后默认的登录级别。其中管理单元可以并行启动，从而使效率大大提高。同时 Systemd 是向下兼容 System V 的。
具体顺序应该如下：
- **local-s.target + swap.target **# 这两个 target 主要在挂载本机 /etc/fstab 里面所规范的文件系统与相关的内存交换空间。
- sysinit.target # 这个 target 主要在侦测硬件,载入所需要的核心模块等动作。核心所侦测到的各硬件设备，会被记录在 /proc/ 与 /sys/ 目录中，内核参数的修改详见 sysctl 命令。该 target 包括但不限于以下 Unit，详见/usr/lib/systemd/system/sysinit.target.wants/目录
- 特殊文件系统装置的挂载：包括 dev-hugepages.mount、dev-mqueue.mount 等，主要在挂载跟巨量内存分页使用与消息队列的功能。成功后，会在/dev/目录下简历/dev/hugepages/、/dev/mqueue/等目录
- 特殊文件系统的启动：包括磁盘阵列、网络驱动器(iscsi)、LVM 文件系统、文件系统对照服务(multipath)等等
- 开机过程的讯息传递与动画执行：使用 plymouthd 服务搭配 plymouth 指令来传递动画与讯息
- 日志式登录文件的使用：systemd-journald
- 加载额外的内核模块：通过 /etc/modules-load.d/*.conf 文件的设定，让内核额外加载管理员所需要的内核模块
- 加载额外的内核参数设定：包括 /etc/sysctl.conf 以及 /etc/sysctl.d/*.conf 内的设定
- 启动系统的随机数生成器：随机数生成器可以帮助系统进行一些密码加密演算的功能
- 设定终端(console)字形
- 启动动态设备管理器：udevd。用来动态对应实际设备存取与设备文件名对应的一个服务
- basic.target # 载入主要的周边硬件驱动程序与防火墙相关任务。该 target 包括但不限于以下 Unit，详见/usr/lib/systemd/system/basic.target.wants/目录
- 加载 alsa 音效驱动程序：这个 alsa 是个音效相关的驱动程序，会系统产生音效
- 载入 firewalld 防火墙
- 加载 CPU 微指令功能
- 启动与设定 SELinux 的安全文本
- 将目前的开机过程所产生的开机信息写入到/var/log/dmesg 当中
- 由/etc/sysconfig/module/*.module 以及/etc/rcmodules 载入管理员指定的模块
- 加载 systemd 支持的 timer 功能
- multi-user.target # 下面的其它一般系统或网络服务的载入。在加载核心驱动硬件后,经过 sysinit.target 的初始化流程让系统可以存取之后,加上 basic.target 让系统成为操作系统的基础, 之后就是服务器要顺利运作时,需要的各种主机服务以及提供服务器功能的网络服务的启动了。这些服务的启动则大多是附挂在 multi-user.target 这个操作环境底下, 可以到 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/ 里头去瞧瞧预设要被启动的服务。针对主机的本地服务与网络服务的各项 Unit 若要 enable 的话，就是将该 Unit 放到这个目录下做个软链接。该 target 包括但不限于以下 Unit，详见 /usr/lib/systemd/system/multi-user.target.wants/ 目录
- 相容 systemV 的 rc-loacl.service，开机自动执行的命令
- 提供 tty(终端)界面与登录的服务
查看启动顺序的时间
- 要查看具体的启动顺序可以通过如下命令输入到文件，然后通过浏览器打开查看。
- systemd-analyze plot > boot.html
- 列出所有正在运行的单元，按从初始化开始到启动所花的时间排序。
- systemd-analyze blame
也就是说，如果想让一个 systemd 的系统正常运行，则通过 default.target 来一步一步决定运行那些 Unit，最后从决定的末尾开始，一步一步启动各个 Unit，如图所示：
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