一. Linux 的启动过程
二. CentOS 7 系统systemd引导过程
阶段1
阶段2
阶段3
阶段4
阶段5
三. 总结
在文章 CentOS7 - systemd Systemd对 服务、启动项和日志管理这三项功能。本文通过 CentOS7 的启动过程来了解systemd是如何处理系统启动的。
本文中的命令在 CentOS 7.4 测试通过
一. linux 的启动过程
POST --> BIOS(boot) --> Bootloader(MBR(446)) --> kernel(initrd) --> init(systemd)
可见在 kernel 挂载根文件系统完成后，启动 init 进程。init 进程是 linux 系统启动的第一个进程，那么 CentOS7 中的第一个进程是什么？
# 解压 CentOS7 内核文件：
mkdir -p /data/img
# 不通版本内核版本号可能不同。
cp /boot/initramfs-3.10.0-693.11.6.el7.x86_64g /data/img
cd /data/img
/usr/lib/dracut/skipcpio initramfs-3.10.0-693.11.6.el7.x86_64g | zcat | cpio -id --no-absolute-filenames
解压后的目录如下
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Jan 24 10:27 bin -> usr/bin
drwxr-xr-x. 2 root root 42 Jan 24 10:27 dev
drwxr-xr-x. 12 root root 4096 Jan 24 10:27 etc
lrwxrwxrwx. 1 root root 23 Jan 24 10:27 init -> usr/lib/systemd/systemd
lrwxrwxrwx. 1 root root 7 Jan 24 10:27 lib -> usr/lib
lrwxrwxrwx. 1 root root 9 Jan 24 10:27 lib64 -> usr/lib64
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 proc
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 root
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 run
lrwxrwxrwx. 1 root root 8 Jan 24 10:27 sbin -> usr/sbin
-rwxr-xr-x. 1 root root 3117 Jan 24 10:27 shutdown
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 sys
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 sysroot
drwxr-xr-x. 2 root root 6 Jan 24 10:27 tmp
drwxr-xr-x. 7 root root 61 Jan 24 10:27 usr
drwxr-xr-x. 2 root root 27 Jan 24 10:27 var
可见 init 进程软链到了 systemd。此时 systemd 成为linux第一个进程(PID=1)，接管系统启动。
二. CentOS 7 系统systemd引导过程
阶段1
systemd执行的第一个目标是/usr/lib/systemd/system/default.target，这个文件链接到当前目录的graphical.target。文件内容如下：
[Unit]
Description=Graphical Interface
Documentation=man:systemd.special(7)
Requires=multi-user.target
Wants=display-manager.service
Conflicts=rescue.service rescue.target
After=multi-user.target rescue.service rescue.target display-manager.service
AllowIsolate=yes
文件中配置项 Requires=multi-user.target 将控制权交给 multi-user.target (相当于旧概念的运行级别)。
阶段2
在这个阶段，会启动multi-user.target，这个target为多用户支持设定系统环境。会启动如下两个目录中单元。
/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/
/usr/lib/systemd/system/multi-user.target.wants/
multi-user.target文件内容如下：
[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
multi-user.target会将控制权交给 basic.target。
阶段3
basi.target用于启动普通服务，特别是图形管理服务，它通过如下两个目录决定那些单元会被启动。
/etc/systemd/system/basic.target.wants/
/usr/lib/systemd/system/basic.target.wants/
basi.target 文件内容如下：
[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
basi.target 会将控制权交给 sysinit.target
阶段4
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。它通过如下两个目录决定那些单元会被启动。
/etc/systemd/system/sysinit.target.wants/
/usr/lib/systemd/system/sysinit.target.wants/
sysinit.target文件内容如下：
[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
sysinit.target在启动过程中会传递给 local-fs.target 和 swap.target。
阶段5
local-fs.target 也不能算是阶段5，可能和阶段4一些服务并行启动，这个阶段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那些单元会被启动。
/usr/lib/systemd/system/local-fs.target.wants/
local-fs.target 文件内容如下：
[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
三. 总结
个人理解：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，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。
