Linux软硬重启机制

前言：软重启，软关机，硬重启，硬关机中的软指的是用命令值型操作，硬指的是直接通过电源硬件操作，软关机中的halt和软重启中的reboot工作流程也基本相同。

测试建议主要针对软重启做测试，硬重启目前没有办法保障文件系统的完整性。

文件系统状态在崩溃后的不一致的问题，目前我们上层业务对此问题关注度不大，像做芯片的同事，他们单片机是随时可能掉电的，他们是要保障闪存中的状态是正确的（不能状态中某几个字段是上次的，某几个是这次的），他们解决此类问题的办法一般有两种，第一种是FSCK（硬盘扫描），这种办法耗时较长（几个小时），并且现在都是日志文件系统，所以该方法已被弃用，另一种就是jouranling（核心思想就是wal预写机制，事物和文件系统一样都需要保证一致性，就是在闪存中额外开辟空间，记录预写日志）

特征	软重启 (Reboot)	硬重启 (Cold Reboot)
是否关闭电源	否	是
系统状态	保留，不完全关闭	完全关闭并重新初始化
服务和进程	停止并重新启动	停止并重新启动
文件系统状态	不完全卸载，可能保留某些缓存	完全卸载，重新加载
操作过程	通过操作系统重启命令触发	通过硬件电源关闭和重新启动触发
速度	相对较快	取决于硬件，通常较慢
环境变量和会话状态	保留	丢失
用例	希望继续运行现有任务的情况	需要完全关闭和初始化系统的情况

什么是linux的软硬重启

一句话总结：软重启是通过系统命令（多了几个步骤：通知cpu不要干活了，开始杀进程，文件系统赶紧写，最后停止内核），硬重启是通过物理操作（多了几个步骤：bios引导和自检过程）

Linux 操作系统支持软重启和硬重启两种不同的重启机制，以下是它们的流程和简要解释：

软重启（Soft Reboot）：

软重启是通过操作系统或软件来重新启动系统的一种方法。它通常涉及到重新初始化操作系统，而不需要关闭服务器的电源。软重启的主要步骤包括：

1. 用户触发：管理员或用户执行重启命令，如 reboot 或 shutdown -r now，或使用系统管理工具执行软重启操作。
2. 操作系统关机：操作系统开始关闭当前运行的进程，释放资源，卸载文件系统等。用户会话将被终止，新登录会话将被禁止。
3. 重新初始化：操作系统重新初始化，重新加载内核和驱动程序。
4. 重新启动：系统重新启动，引导到操作系统。

注：

按下服务器的电源按钮属于软关机，服务器会执行正常的关机操作，关闭操作系统，停止运行中的应用程序和服务，并关闭硬件。

硬重启（Hard Reboot）：

硬重启是通过物理操作来重新启动系统，通常是通过按下服务器的电源按钮或切断服务器的电源，然后再次通电。硬重启的主要步骤包括：

1. 物理操作：管理员或用户执行物理操作，如切断服务器的电源。
2. 服务器关机：服务器电源被关闭，系统立即停机。
3. 重新启动：再次通电后，服务器启动自检和引导过程。操作系统重新初始化，重新加载内核和驱动程序。

需要注意的是，硬重启通常是作为最后的手段，用于解决系统崩溃或无响应的情况，因为它可能导致数据损坏或文件系统问题。软重启通常更安全，因为它尝试正常关闭系统，以确保数据的一致性和系统的稳定性。

在生产环境中，执行重启操作前，请务必备份重要数据，确保数据的完整性，并谨慎考虑重启操作的影响。同时，确保按照操作系统的最佳做法和硬件制造商的建议来执行重启操作，以减少潜在的风险。

linux软硬重启的流程图

软重启

硬重启

软硬重启的区别

断电重启（硬重启）：

1. 停电：硬重启是通过切断系统的电源，然后重新上电来实现的。这将导致整个系统立即停电。
2. 电源断开：当电源被切断时，所有系统的电路和电源都将关闭，包括CPU、内存、存储设备等。
3. 初始化：一旦电源重新连接，计算机的BIOS（Basic Input/Output System）将执行POST（Power-On Self-Test）自检，并初始化系统硬件。
4. 引导：BIOS将启动引导设备（通常是硬盘或SSD），以加载操作系统。这个引导过程通常包括硬件自检、启动加载程序（如GRUB）、内核加载和文件系统挂载。
5. 操作系统启动：一旦引导完成，操作系统将启动并开始运行。

reboot重启（软重启）：

1. 软重启命令：通过执行reboot命令或在操作系统中选择重新启动选项来执行软重启。这个过程是由操作系统控制的。
2. 停止进程：在软重启期间，操作系统会优雅地停止正在运行的进程，关闭文件系统，并将所有未保存的数据刷新到磁盘。
3. 系统内核保持运行：在软重启期间，计算机的硬件和内核仍然保持运行状态。只有用户空间进程被重新启动。
4. 重新引导：在软重启期间，操作系统将重新加载内核，但硬件保持打开状态。这是与硬重启的关键区别。
5. 操作系统重新启动：一旦内核重新加载，操作系统会再次启动，并重新初始化用户空间进程。

内核不完全停止：

内核本身通常不会被停止或卸载。相反，它会继续运行，但某些系统服务和应用程序可能会在重新启动期间重新初始化。这有助于加速重新启动过程，因为内核和核心系统状态保持不变，无需重新加载。

总的来说，硬重启是通过切断电源并重新上电来实现的，而软重启是通过操作系统控制重新启动，而不涉及切断电源。硬重启会导致整个系统的完全关闭和重新启动，而软重启只涉及操作系统和用户空间进程的重启。在大多数情况下，软重启是更安全和更温和的重启方式，因为它可以避免数据丢失和文件系统损坏的风险。

重启操作命令

shutdown halt poweroff init0区别

一句话总结：halt调用的是shutdown -h，poweroff是halt的链接，reboot和halt的工作流程类似，包括init它们都是软关机或者软重启

halt在特殊的嵌入式系统中，只是将系统停止，不关闭电源，在linux发型版中halt配置为执行完全的系统关闭和关闭电源操作。

命令	主要用途	影响	示例	备注
poweroff	完全关闭系统并关闭电源	- 停止并关闭所有正在运行的进程<br> - 卸载文件系统<br> - 关机操作	sudo poweroff 或 sudo shutdown -h now	确保系统彻底关闭，适用于关闭电源的情况
halt	关机操作	- 停止并关闭所有正在运行的进程<br> - 不一定关闭电源	sudo halt	行为可能因系统而异，不一定关闭电源
reboot	重启操作	- 停止并关闭所有正在运行的进程<br> - 卸载文件系统<br> - 重新启动操作	sudo reboot 或 sudo shutdown -r now	用于重启系统
shutdown	关机或重启操作	- 停止并关闭所有正在运行的进程<br> - 卸载文件系统<br> - 关机或重启操作	sudo shutdown -h now (关机) 或 sudo shutdown -r now (重启)	可以用于关机或重启操作
init 0	切换到运行级别 0	- 停止并关闭所有正在运行的进程<br> - 卸载文件系统<br> - 关机操作	sudo init 0	在某些系统中等同于 "poweroff"

halt：halt被称为最简单的关机命令，它会通知硬件停止所有的CPU功能，执行时会杀死进程，执行sync系统调用文件系统写操作，完成后就会停止内核。

#halt -p相当于poweroff

#halt -f强制关机

#halt -i关机或重启前关闭所有网络接口

poweroff：关机同时关闭电源，会发送一个ACPI信号通知系统关机，在多用户方式下（run level3）下不建议使用。

#poweroff -f 强制关机

shutdown：关机同时关闭电源，只有拥有root权限的用户才可以执行（普通用户需要root授权），发送信号给init，使之改变运行级别（run level）来实现关机，关机或重启实质上就是运行级别的调整，所以也可以直接使用# init 0来关机，#init 6来重启。shutdown可设置广播信息来通知已登录的用户将关机，且会创建/run/nologin文件，禁止新用户登录。也就给了一定时间给给进程进行保存操作，被视为安全的关机命令。加参数时为如下意义：

#shutdown -r ###重启

#shutdown -P相当于poweroff

#shutdown -H相当于hatl

#shutdown -k不关机但是发送警告给用户

#shutdown 加时间，如# shutdown now / # shutdown 22:22可以在指定时间关机，在关机前，也可以执行#shutdown -c取消关机。

但是此指令没有-f强制参数

init：所有进程的祖先，进程号永远为1，linux系统操作中不可缺少的程序之一，所有发送TERM信号给init会终止所有用户进程、守护进程等。init定义了8个运行级别，这里相关的主要是0关机，6重启。

安全重启（reboot为例）

普通的reboot是通过busybox为入口，进入halt_main函数，然后给init进程发送SIGTERM信号，init进程接收到信号后给其他进程发送终止信号，最后调用C库函数reboot，reboot通过系统调用sys_reboot进入内核，内核将整个系统重启。其中在shell中执行reboot –f则通过halt_main直接调用C函数reboot，不经过init进程。

这里可以用systemd reboot的before做安全重启脚本，在重启之前先关闭容器，关闭kubelet docker等服务。

如果调用了安全重启脚本后还是不能正常关机，可能需要根据系统日志对业务分析，或者将卡住的程序直接喂狗（watchdog）

安全脚本demo如下：

#!/bin/bash

Set the KUBECONFIG environment variable to the location of your kubeconfig file

export KUBECONFIG=/path/to/your/kubeconfig.yaml

Gracefully drain and delete pods in each node

for node in $(kubectl get nodes --no-headers -o custom-columns=NAME:.metadata.name); do

echo "Draining node $node..."

kubectl drain $node --ignore-daemonsets --delete-local-data --force --grace-period=30

done

Delete the control plane components and etcd data (if necessary)

kubeadm reset -f

Remove Docker containers, images, and volumes (if using Docker)

docker stop $(docker ps -q)

docker rm $(docker ps -aq)

docker rmi -f $(docker images -q)

docker volume prune -f

Delete CNI network plugins (e.g., Calico, Cilium, etc.)

Example for Calico:

kubectl delete -f calico.yaml

Delete persistent volumes and claims (if needed)

Example for NFS-based storage:

kubectl delete pv --all

kubectl delete pvc --all

Delete ConfigMaps, Secrets, and other resources

kubectl delete configmaps --all

kubectl delete secrets --all

kubectl delete customresourcedefinitions --all

Finally, delete the kubeconfig file

rm $KUBECONFIG

echo "Kubernetes cluster is now safely shut down."

# stop k8s && docker

busybox入口原因：

这可能是因为BusyBox用作系统工具集的一部分，以提供基本的系统命令，包括重新启动。

BusyBox具有相对较小的二进制文件大小和资源消耗，因此适合嵌入式系统和资源受限的环境。这也使得它成为嵌入式Linux系统中的常见选择。在这种情况下，"reboot"命令只是BusyBox中的一个标准命令，用于管理系统的重新启动操作。

缺陷评审会议

序号	问题描述	问题解决	责任人	DDL
1	明确软硬重启硬标准	硬指标为硬件是否断电。 软重启是通过管理工具（控制台）或者操作系统命令触发的重启操作，断电为硬重启。这里按下服务器电源按钮可能是软重启也可能是硬重启，例如按下并释放（会触发关机操作，流程和软关机一样），按下并持续一段时间（为硬关机，强制关闭电源）	田茂维	10/23
2	软硬重启对环境变量影响	软重启不会主动清除内存中的环境变量，内存中的环境变量存储在当前的shell连接进程上，但是reboot后连接会断开	田茂维	10/23
3	什么是不完全内核重启	完全重新加载内核是指关闭当前运行的内核，并加载一个全新的内核映像，这意味着所有内核模块、驱动程序和系统状态都会被重新加载 而不完全内核重启指的是，执行一个内核级别的重启操作，该操作涉及将内核的某些部分重置为初始状态，例如清除内核数据结构等操作	田茂维	10/23
4	硬重启关闭硬件具体指什么	硬关机：关闭cpu,内存，硬盘驱动，电源单元，主板，扩展卡，风扇，其他硬件	田茂维	10/23