详解Linux系统的systemd启动过程
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Linux系统的启动方式有点复杂，而且总是有需要优化的地方。传统的Linux系统启动过程主要由著名的init进程（也被称为SysV init启动系统）处理，而基于init的启动系统被认为有效率不足的问题，systemd是Linux系统机器的另一种启动方式，宣称弥补了以传统Linux SysV init为基础的系统的缺点。在这里我们将着重讨论systemd的特性和争议，但是为了更好地理解它，也会看一下通过传统的以SysV init为基础的系统的Linux启动过程是什么样的。友情提醒一下，systemd仍然处在测试阶段，而未来发布的Linux操作系统也正准备用systemd启动管理程序替代当前的启动过程（LCTT 译注：截止到本文发表，主流的Linux发行版已经有很多采用了 systemd）。 理解Linux启动过程 在我们打开Linux电脑的电源后第一个启动的进程就是init。分配给init进程的PID是1。它是系统其他所有进程的父进程。当一台Linux电脑启动后，处理器会先在系统存储中查找BIOS，之后BIOS会检测系统资源然后找到第一个引导设备，通常为硬盘，然后会查找硬盘的主引导记录（MBR），然后加载到内存中并把控制权交给它，以后的启动过程就由MBR控制。 主引导记录会初始化引导程序（Linux上有两个著名的引导程序，GRUB和LILO，80%的Linux系统在用GRUB引导程序），这个时候GRUB或LILO会加载内核模块。内核会马上查找/sbin下的“init”程序并执行它。从这里开始init成为了Linux系统的父进程。init读取的第一个文件是/etc/inittabLinux 系统启动过程，通过它init会确定我们Linux操作系统的运行级别。它会从文件/etc/fstab里查找分区表信息然后做相应的挂载。然后init会启动/etc/init.d里指定的默认启动级别的所有服务/脚本。所有服务在这里通过init一个一个被初始化。在这个过程里，init每次只启动一个服务，所有服务/守护进程都在后台执行并由init来管理。 关机过程差不多是相反的过程，首先init停止所有服务，最后阶段会卸载文件系统。 以上提到的启动过程有一些不足的地方。而用一种更好的方式来替代传统init的需求已经存在很长时间了。也产生了许多替代方案。其中比较著名的有Upstart，Epoch，Muda和Systemd。而Systemd获得最多关注并被认为是目前最佳的方案。 理解Systemd 开发Systemd的主要目的就是减少系统引导时间和计算开销。Systemd（系统管理守护进程），最开始以GNU GPL协议授权开发，现在已转为使用GNU LGPL协议，它是如今讨论最热烈的引导和服务管理程序。如果你的Linux系统配置为使用Systemd引导程序，它取替传统的SysV init，启动过程将交给systemd处理。Systemd的一个核心功能是它同时支持SysV init的后开机启动脚本。 Systemd引入了并行启动的概念，它会为每个需要启动的守护进程建立一个套接字，这些套接字对于使用它们的进程来说是抽象的，这样它们可以允许不同守护进程之间进行交互。Systemd会创建新进程并为每个进程分配一个控制组（cgroup）。处于不同控制组的进程之间可以通过内核来互相通信。systemd处理开机启动进程的方式非常漂亮，和传统基于init的系统比起来优化了太多。让我们看下Systemd的一些核心功能。 和init比起来引导过程简化了很多 Systemd支持并发引导过程从而可以更快启动 通过控制组来追踪进程，而不是PID 优化了处理引导过程和服务之间依赖的方式 支持系统快照和恢复 监控已启动的服务；也支持重启已崩溃服务 包含了systemd-login模块用于控制用户登录 支持加载和卸载组件 低内存使用痕迹以及任务调度能力 记录事件的Journald模块和记录系统日志的syslogd模块 Systemd同时也清晰地处理了系统关机过程。它在/usr/lib/systemd/目录下有三个脚本，分别叫systemd-halt.service，systemd-poweroff.service，systemd-reboot.service。这几个脚本会在用户选择关机，重启或待机时执行。在接收到关机事件时，systemd首先卸载所有文件系统并停止所有内存交换设备，断开存储设备，之后停止所有剩下的进程。
Systemd结构概览 让我们看一下Linux系统在使用systemd作为引导程序时的开机启动过程的结构性细节。为了简单，我们将在下面按步骤列出来这个过程： 1. 当你打开电源后电脑所做的第一件事情就是BIOS初始化。BIOS会读取引导设备设定，定位并传递系统控制权给MBR（假设硬盘是第一引导设备）。 2. MBR从Grub或LILO引导程序读取相关信息并初始化内核。接下来将由Grub或LILO继续引导系统。如果你在grub配置文件里指定了systemd作为引导管理程序，之后的引导过程将由systemd完成。Systemd使用“target”来处理引导和服务管理过程。这些systemd里的“target”文件被用于分组不同的引导单元以及启动同步进程。 3. systemd执行的第一个目标是default.target。但实际上default.target是指向graphical.target的软链接。Linux里的软链接用起来和Windows下的快捷方式一样。文件Graphical.target的实际位置是/usr/lib/systemd/system/graphical.target。在下面的截图里显示了graphical.target文件的内容。 4. 在这个阶段，会启动multi-user.target而这个target将自己的子单元放在目录“/etc/systemd/system/multi-user.target.wants”里。这个target为多用户支持设定系统环境。非root用户会在这个阶段的引导过程中启用。防火墙相关的服务也会在这个阶段启动。 "multi-user.target"会将控制权交给另一层“basic.target”。 5. "basic.target"单元用于启动普通服务特别是图形管理服务。它通过/etc/systemd/system/basic.target.wants目录来决定哪些服务会被启动，basic.target之后将控制权交给sysinit.target. 6. "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在启动过程中会传递给local-fs.target。这个target单元的内容如下面截图里所展示。
7. local-fs.target，这个target单元不会启动用户相关的服务，它只处理底层核心服务。这个target会根据/etc/fstab和/etc/inittab来执行相关操作。 系统引导性能分析 Systemd提供了工具用于识别和定位引导相关的问题或性能影响。Systemd-analyze是一个内建的命令，可以用来检测引导过程。你可以找出在启动过程中出错的单元，然后跟踪并改正引导组件的问题。在下面列出一些常用的systemd-analyze命令。 systemd-analyze time 用于显示内核和普通用户空间启动时所花的时间。 $ systemd-analyze time Startup finished in 1440ms (kernel) + 3444ms (userspace) systemd-analyze blame 会列出所有正在运行的单元，按从初始化开始到当前所花的时间排序，通过这种方式你就知道哪些服务在引导过程中要花较长时间来启动。 $ systemd-analyze blame 2001ms mysqld.service 大家好，今天我们来学习如何使用一个docker镜像交互式地创建一个Docker容器。当我们从镜像中启动一个Docker进程，Docker就会获取该镜像及其父镜像，并重复这个过程，直到到达基础镜像。然后联合文件系统（UFS）会在其顶层添加一个读写层。读写层被称之为容器，它包含了一些关于父镜像信息及一些其他的信息，如唯一ID，网络配置和资源限制等。容器是有状态的，其状态可以从 运行态 切换到 退出态。一个处于 运行态的容器包含了在CPU上面运行的进程树，于其它在该主机上运行的进程相隔离，而退出态是指文件系统的状态，并保留了其退出值。你可以使用它来启动，停止和重启一个容器。 Docker技术为IT界带来了巨大的改变，它使得云服务可以用来共享应用和工作流程自动化，使得应用可以用组件快速组合，消除了开发、品质保证、产品环境间的摩擦。在这篇文章中，我们将会建立CentOS环境，然后用Apache网络服务器提供一个网站服务。 这是一个快速且容易的教程，讨论我们怎样使用交互的shell，以交互的方式来创建一个容器。 1. 运行一个Docker实例 Docker首先会尝试从本地取得并运行所需的镜像，如果在本地主机上没有发现，它就会从Docker公共注册中心拉取。这里，我们将会拉取镜像并在 Docker 容器中创建一个fedora实例，并连接到它的 tty 上的bash shell。 # docker run -i -t fedora bash
2.安装Apache网络服务器 现在，在我们的Fedora基本镜像实例准备好后，我们将会开始交互式地安装Apache网络服务器，而不是为它创建Dockerfile。为了做到这点，我们需要在终端或者shell运行以下命令。 # yum update
# yum install httpd
退出容器的 tty。 # exit 3.保存镜像 现在，我们要去保存在Fedora实例里做的修改。要做到这个，我们首先需要知道实例的容器ID。而为了得到ID，我们又需要运行以下命令（LCTT 译注：在容器外执行该命令）。 # docker ps -a
然后，我们会保存这些改变为一个新的镜像，请运行以下命令。 # docker commit c16378f943fe fedora-httpd
这里，修改已经通过使用容器ID保存起来了，镜像名字叫fedora-httpd。为了确认新的镜像是否在运行，我们将运行以下命令。 # docker images
4. 添加内容到新的镜像 我们自己新的Fedora Apache镜像正成功的运行，现在我们想添加一些我们网站的网页内容到Apache网络服务器，使得网站能够开箱即用。为做到这点，我们需要创建一个新的Dockerfile，它会处理从复制网页内容到启用80端口的所有操作。要达到这样的目的，我们需要使用我们最喜欢的文本编辑器创建Dockerfile文件，像下面演示的一样。 # nano Dockerfile 现在，我们需要添加以下的命令行到文件中。 FROM fedora-httpd ADD mysite.tar /tmp/ RUN mv /tmp/mysite/* /var/www/html EXPOSE 80 ENTRYPOINT [ "/usr/sbin/httpd" ] CMD [ "-D", "FOREGROUND" ]
这里，上述的Dockerfile中，放在mysite.tar里的网页内容会自动解压到/tmp/文件夹里。然后，整个站点会被移动到Apache的网页根目录/var/www/html/，命令expose 80会打开80端口，这样网站就能正常访问了。其次，入口点放在了/usr/sbin/https里面，保证Apache服务器能够执行。 5. 构建并运行一个容器 现在，我们要用刚刚创建的Dockerfile创建我们的容器，以便将我们的网站添加到上面。为做到这，我们需要运行以下命令。 # docker build -rm -t mysite
建立好我们的新容器后，我们需要要用下面的命令来运行容器。 # docker run -d -P mysite Linux-Dash是一个用于GNU/Linux机器的，低开销的监控仪表盘。您可以安装试试！Linux Dash的界面提供了您的服务器的所有关键信息的详细视图，可监测的信息包括RAM、磁盘使用率、网络、安装的软件、用户、运行的进程等。所有的信息都被分成几类，您可以通过主页工具栏中的按钮跳到任何一类中。Linux Dash并不是最先进的监测工具，但它十分适合寻找灵活、轻量级、容易部署的应用的用户。 Linux-Dash的功能 使用一个基于Web的漂亮的仪表盘界面来监控服务器信息 实时的按照你的要求监控RAM、负载、运行时间、磁盘配置、用户和许多其他系统状态 支持基于Apache2/niginx + PHP的服务器 通过点击和拖动来重排列控件 支持多种类型的linux服务器 当前控件列表 通用信息 平均负载 RAM 磁盘使用量 用户 软件 IP 网络速率 在线状态 处理器 日志 在Ubuntu server 14.10上安装Linux-Dash 首先您需要确认您安装了Ubuntu LAMP server 14.10，接下来您需要安装下面的包： sudo apt-get install php5-json unzip 安装这个模块后，需要在apache2中启用该模块，所以您需要使用下面的命令重启apache2服务器： sudo service apache2 restart 现在您需要下载linux-dash的安装包并安装它： wget unzip master.zip sudo mv linux-dash-master/ /var/www/html/ 接下来您需要使用下面的命令来改变权限： sudo chmod 755 /var/www/html/linux-dash-master/ 现在您便可以访问了。您应该会看到类似下面的输出：
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