Linux的init过程——Systemd
Systemd 是 Linux 操作系统最新的 init 系统，它的主要设计目标是克服 SysVinit 串行执行脚本导致运行效率低的缺点，提高系统的启动速度。同时 Systemd 提供了和 SysVinit 兼容的特性，这降低了系统向 Systemd 迁移的成本。
基本概念
单元 (Unit)
系统初始化需要很多操作，比如启动后台服务，挂载文件系统，配置网络等，过程中的每一步都被 Systemd 抽象为一个配置单元，即 Unit。
Systemd 的配置单元为以下类型：
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| service | 一个后台服务进程，比如 mysqld，sshd，最常用的一类 |
| socket | 封装系统或者网络中的一个套接字 |
| device | 封装一个存在于 Linux 设备树中的设备 |
| mount | 封装文件系统结构层次中的一个挂载点 |
| automount | 封装系统结构层次中的一个自挂载点 |
| swap | 和挂载配置单元类似，交换配置单元用来管理交换分区 |
| target | 逻辑分组，本身不执行任何操作，仅引用其他配置单元，用于实现类似运行级别 |
| timer | 定时器配置单元，用来定时触发用户定义的操作 |
| snapshot | 与 target 配置单元相似，快照保存了系统当前的运行状态。 |
依赖关系
虽然 Systemd 将大量的启动工作解除了依赖，使得它们可以并发启动。但还是存在有些任务，它们之间存在必要的依赖，比如挂载必须等待挂载点在文件系统中被创建。为了解决这类依赖问题，Systemd 的配置单元之间可以定义彼此的依赖关系。Systemd 用配置单元定义文件中的关键字来描述配置单元之间的依赖关系。
事务
Systemd 能保证事务完整性。
Systemd 的事务概念和数据库中的事务不同，主要是为了保证多个依赖的配置单元之间没有循环依赖。
配置单元之间的依赖关系有两种：required 强依赖，want 弱依赖。当出现循环依赖时，Systemd 尝试去除 wants 关键字指定的依赖，看是否可以打破循环，如果无法打破，Systemd 就会报错。
target
Systemd 用 target 替代了 SysVinit 的运行级别，并使用 target 提供了更大的灵活性。
Systemd 初始化过程
内核初始化完成后，启动 systemd 进程，systemd 开始执行第一个 target : default.target 一般情况下，default.target是 graphical.target 的软连接。位于 /usr/lib/systemd/system 目录下。
$ ls -alh /usr/lib/systemd/system/default.target
lrwxrwxrwx 1 root root 16 10月 16 21:24 /usr/lib/systemd/system/default.target -> graphical.target
graphical.target
$ cat graphical.target
# SPDX-License-Identifier: LGPL-2.1+
#
# This file is part of systemd.
#
# systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it
# under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
# the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
# (at your option) any later version.
[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
multi-user.target
graphical.target 依赖 multi-user.target ，为多用户支持设定系统环境
$ cat multi-user.target
# SPDX-License-Identifier: LGPL-2.1+
#
# This file is part of systemd.
#
# systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it
# under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
# the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
# (at your option) any later version.
[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 将子单元放在目录 /etc/systemd/system/multi-user.target.wants中
$ ls -alh multi-user.target.wants/
总用量 20K
drwxr-xr-x 2 root root 4.0K 12月 5 10:04 .
drwxr-xr-x 20 root root 16K 12月 6 16:36 ..
lrwxrwxrwx 1 root root 15 6月 10 2019 dbus.service -> ../dbus.service
lrwxrwxrwx 1 root root 15 10月 16 21:24 getty.target -> ../getty.target
lrwxrwxrwx 1 root root 33 10月 16 21:24 systemd-ask-password-wall.path -> ../systemd-ask-password-wall.path
lrwxrwxrwx 1 root root 25 10月 16 21:24 systemd-logind.service -> ../systemd-logind.service
lrwxrwxrwx 1 root root 39 10月 16 21:24 systemd-update-utmp-runlevel.service -> ../systemd-update-utmp-runlevel.service
lrwxrwxrwx 1 root root 32 10月 16 21:24 systemd-user-sessions.service -> ../systemd-user-sessions.service
basic.target
multi-user.target 依赖 basic.target
$ cat basic.target
# SPDX-License-Identifier: LGPL-2.1+
#
# This file is part of systemd.
#
# systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it
# under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
# the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
# (at your option) any later version.
[Unit]
Description=Basic System
Documentation=man:systemd.special(7)
Requires=sysinit.target
Wants=sockets.target timers.target paths.target slices.target
After=sysinit.target sockets.target paths.target slices.target tmp.mount
# We support /var, /tmp, /var/tmp, being on NFS, but we don't pull in
# remote-fs.target by default, hence pull them in explicitly here. Note that we
# require /var and /var/tmp, but only add a Wants= type dependency on /tmp, as
# we support that unit being masked, and this should not be considered an error.
RequiresMountsFor=/var /var/tmp
Wants=tmp.mount
sysinit.target
basic.target 依赖于 sysinit.target ， 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
$ cat sysinit.target
# SPDX-License-Identifier: LGPL-2.1+
#
# This file is part of systemd.
#
# systemd is free software; you can redistribute it and/or modify it
# under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
# the Free Software Foundation; either version 2.1 of the License, or
# (at your option) any later version.
[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 的子单元位于 /etc/systemd/system/sysinit.target.wants ，
$ ls -alh sysinit.target.wants/
总用量 20K
drwxr-xr-x 2 root root 4.0K 12月 5 09:44 .
drwxr-xr-x 20 root root 16K 12月 6 16:36 ..
lrwxrwxrwx 1 root root 20 10月 16 21:24 cryptsetup.target -> ../cryptsetup.target
lrwxrwxrwx 1 root root 22 10月 16 21:24 dev-hugepages.mount -> ../dev-hugepages.mount
lrwxrwxrwx 1 root root 19 10月 16 21:24 dev-mqueue.mount -> ../dev-mqueue.mount
lrwxrwxrwx 1 root root 28 10月 16 21:24 kmod-static-nodes.service -> ../kmod-static-nodes.service
lrwxrwxrwx 1 root root 36 10月 16 21:24 proc-sys-fs-binfmt_misc.automount -> ../proc-sys-fs-binfmt_misc.automount
lrwxrwxrwx 1 root root 32 10月 16 21:24 sys-fs-fuse-connections.mount -> ../sys-fs-fuse-connections.mount
lrwxrwxrwx 1 root root 26 10月 16 21:24 sys-kernel-config.mount -> ../sys-kernel-config.mount
lrwxrwxrwx 1 root root 25 10月 16 21:24 sys-kernel-debug.mount -> ../sys-kernel-debug.mount
lrwxrwxrwx 1 root root 36 10月 16 21:24 systemd-ask-password-console.path -> ../systemd-ask-password-console.path
lrwxrwxrwx 1 root root 25 10月 16 21:24 systemd-binfmt.service -> ../systemd-binfmt.service
lrwxrwxrwx 1 root root 30 10月 16 21:24 systemd-hwdb-update.service -> ../systemd-hwdb-update.service
lrwxrwxrwx 1 root root 27 10月 16 21:24 systemd-journald.service -> ../systemd-journald.service
lrwxrwxrwx 1 root root 32 10月 16 21:24 systemd-journal-flush.service -> ../systemd-journal-flush.service
lrwxrwxrwx 1 root root 36 10月 16 21:24 systemd-machine-id-commit.service -> ../systemd-machine-id-commit.service
lrwxrwxrwx 1 root root 31 10月 16 21:24 systemd-modules-load.service -> ../systemd-modules-load.service
lrwxrwxrwx 1 root root 30 10月 16 21:24 systemd-random-seed.service -> ../systemd-random-seed.service
lrwxrwxrwx 1 root root 25 10月 16 21:24 systemd-sysctl.service -> ../systemd-sysctl.service
lrwxrwxrwx 1 root root 27 10月 16 21:24 systemd-sysusers.service -> ../systemd-sysusers.service
lrwxrwxrwx 1 root root 37 10月 16 21:24 systemd-tmpfiles-setup-dev.service -> ../systemd-tmpfiles-setup-dev.service
lrwxrwxrwx 1 root root 33 10月 16 21:24 systemd-tmpfiles-setup.service -> ../systemd-tmpfiles-setup.service
lrwxrwxrwx 1 root root 24 10月 16 21:24 systemd-udevd.service -> ../systemd-udevd.service
lrwxrwxrwx 1 root root 31 10月 16 21:24 systemd-udev-trigger.service -> ../systemd-udev-trigger.service
lrwxrwxrwx 1 root root 30 10月 16 21:24 systemd-update-utmp.service -> ../systemd-update-utmp.service
local-fs.target
local-fs.target 根据 /etc/fstab 和 /etc/inittab 来执行相关操作
大致的 target 依赖关系如下
Unit 管理
systemctl 是 systemd 的主命令，主要用于管理 Unit，常用操作如下 ：
列出正在运行的 Unit
$ sudo systemctl list-units
输出 Unit 的所有属性
$ sudo systemctl show Unit名称
$ sudo systemctl show -p 属性名称 Unit名称
启动 Unit
$ sudo systemctl start Unit名称
停止 Unit
$ sudo systemctl stop Unit名称
重启Unit
$ sudo systemctl restart Unit名称
输出 Unit 运行状态
$ sudo systemctl status Unit名称
启动时自动激活 Unit
$ sudo systemctl enable Unit名称
禁止开机自动激活 Unit
$ sudo systemctl disable Unit名称
查看配置文件
$ sudo systemctl cat Unit名称
获取默认启动的target
$ sudo systemctl get-default
列出指定target依赖的单元
$ sudo systemctl list-dependencies target名称
修改配置文件以后重新加载配置文件
$ sudo systemctl daemon-reload