BOOTUP(7)

BEZEICHNUNG
bootup - Systemstartprozess

BESCHREIBUNG

Beim Systemstart sind eine Reihe von verschiedenen Komponenten beteiligt. Direkt nach dem Start führt das BIOS eine minimale Hardware-Initialisierung durch und übergibt die Steuerung an einen Boot-Lader auf einem dauerhaften Speichergerät. Dieser Boot-Lader wird dann einen Betriebssystemkernel von Platte (oder über das Netz) aufrufen. Im Falle von Linux extrahiert dieser Kernel (optional) eine anfängliche RAM-Platte (Initrd), wie diese beispielsweise von dracut(8) generiert wurde, und führt diese aus. Diese sucht dann nach dem Wurzeldateisystem (möglicherweise unter Verwendung von systemd(1)). Nachdem das Wurzeldateisystem gefunden und eingehängt wurde, übergibt die Initrd die Steuerung an den Systemverwalter des Rechners (wie systemd(1)), der im Betriebssystem-Image gespeichert ist, der dann für die Untersuchung aller verbleibenden Hardware, dem Einhängen aller notwendigen Dateisysteme und dem Erzeugen aller konfigurierten Dienste verantwortlich ist.

Beim Herunterfahren beendet der Systemverwalter alle Dienste, hängt alle Dateisysteme aus (trennt alle hinterlegten Speichertechniken ab) und springt dann (optional) zurück in den Initrd-Code, der das Wurzeldateisystem und den Speicher, auf dem es liegt, aushängt und abtrennt. Als letzten Schritt wird das System ausgeschaltet.

Zusätzliche Informatioen über den Systemstartprozess können in boot(7) gefunden werden.

SYSTEMVERWALTERSTART

Beim Systemstart ist der Systemverwalter im Betriebssystem-Image für die Initialisierung der benötigten Dateisysteme, Dienste und Treiber, die für den Betrieb des Systems notwendig sind, verantwortlich. Auf systemd(1)-Systemen ist dieser Vorgang in verschiedene diskrete Schritte aufgeteilt, die als Target-Units offengelegt sind. (Siehe systemd.target(5) für detaillierte Informationen über Target-Units.) Der Systemstartvorgang ist hochparallelisiert, so dass die Reihenfolge, in der bestimmte Target-Units erreicht werden, nicht deterministisch ist, aber dennoch in einem begrenzten Umfang einer Ordnungsstruktur folgt.

Wenn Systemd das System hochfährt, wird es standardmäßig alle Units aktivieren, die Abhängigkeiten von default.target sind (sowie rekursiv alle Abhängigkeiten dieser Abhängigkeiten). Normalerweise ist default.target einfach ein Alias von graphical.target oder multi-user.target, abhängig davon, ob das Ssytem für eine graphische Benutzerschnittstelle oder nur für eine Textkonsole konfiguriert ist. Um eine minimale Ordnung zwischen den hereingezogenen Units zu erzwingen, sind eine Reihe von gut bekannten Target-Units verfügbar, wie in systemd.special(7) aufgeführt.

Das nachfolgende Diagramm gibt einen strukturellen Überblick über diese gut bekannten Units und ihrer Position in der Systemstartlogik. Die Pfeile beschreiben, welche Units hereingezogen und vor welchen anderen Units sortiert werden. Units im oberen Bereich werden vor Units im unteren Bereich des Diagramms gestartet.

    local-fs-pre.target
             |
             v
    (verschiedene Einhänge-  (verschiedene Swap-  (verschiedene Cryptsetup-
     und fsck-Dienste…)            Geräte…)                Geräte…)       (verschiedene systemnahe  (verschiedene systemnahe
             |                         |                        |          Dienste: Udevd,Tmpfiles    API-VFS-Einhängungen:
             v                         v                        v          Zufallszahlenstartwerte,     Mqueue, Configfs,
      local-fs.target             swap.target           cryptsetup.target        Sysctl, …)               Debugfs, …)
             |                         |                        |                      |                      |
             \_________________________|_______________________ | _____________________|______________________/
                                                  \|/
                                                   v
                                            sysinit.target
                                                   |
              ____________________________________/|\________________________________________
             /                  |                  |                    |                    \
             |                  |                  |                    |                    |
             v                  v                  |                    v                    v
       (verschiedene      (verschiedene            |              (verschiedene         rescue.service
          Timer…)            Pfade…)               |                 Sockets…)               |
             |                  |                  |                    |                    v
             v                  v                  |                    v              rescue.target
       timers.target      paths.target             |             sockets.target
             |                  |                  |                    |
             v                  \_________________ | ___________________/
                                                  \|/
                                                   v
                                             basic.target
                                                   |
              ____________________________________/|                                 emergency.service
             /                  |                  |                                         |
             |                  |                  |                                         v
             v                  v                  v                                 emergency.target
         display-         (verschiedene      (verschiedene
     manager.service      Systemdienste      Systemdienste)
             |             benötigt für            |
             |        graphische Oberflächen)      v
             |                  |           multi-user.target
             |                  |                  |
             \_________________ | _________________/
                               \|/
                                v
                      graphical.target

Target-Units, die typischerweise als Systemstart-Tagets verwandt werden, sind hervorgehoben. Diese Units sind eine gute Wahl für Ziel-Targets, beispielsweise, indem sie an die Befehlszeilenoption systemd.unit= des Kernels übergeben werden (siehe systemd(1)) oder indem default.target auf sie verlinkt wird.

timers.target wird asynchron von basic.target hereingezogen. Dies ermöglicht es Timer-Units, von Diensten, die erst später beim Systemstart verfügbar werden, abzuhängen.

HOCHFAHREN IN DIE ANFÄNGLICHE RAM-PLATTE (INITRD)

Die Implementierung der anfänglichen RAM-Platte (Initrd) kann auch mit Systemd eingerichtet werden. In diesem Fall folgt der Systemstart innerhalb der Initrd der folgenden Struktur:

Das Vorgabe-Target in der Initrd ist initrd.target. Der Systemstartprozess beginnt identisch zum Systemverwalterstart (siehe oben), bis er basic.target erreicht. Von hier geht Systemd auf das besondere Target initrd.target. Bevor irgendwelche Dateisysteme einghängt werden, muss bestimmt werden, ob das System aus dem Ruhezustand zurückkehrt oder ob mit dem normalen Systemstart fortgefahren werden soll. Dies wird durch systemd-hibernate-resume@.service erreicht, der vor dem local-fs-pre.target fertig werden muss, so das keine Dateisystem eingehängt werden können, bevor die Prüfung abgeschlossen ist. Wenn das Wurzeldateisystem verfügbar wird, ist initd-root-device.target erreicht. Falls das Wurzelverzeichnis als /sysroot eingehängt werden kann, wird die Unit sysroot.mount aktiv und initrd-root-fs.target ist erreicht. Der Dienst initrd-parse-etc.service durchsucht /sysroot/etc/fstab nach einem möglichen Einhängepunkt für /usr und zusätzlichen Einträgen, die mit der Option x-initrd.mount markiert sind. Alle gefundenen Einträge werden unter /sysroot eingehängt und initrd-fs.target ist erreicht. Der Dienst initrd-cleanup.service isoliert zu dem initrd-switch-root.target, in dem Aufräumdienste laufen können. Als allerletzten Schritt wird initrd-switch-root.service aktiviert, das dazu führt, dass das System seine Wurzel auf /sysroot umschaltet.

                                                   : (Anfang identisch zu oben)
                                                   :
                                                   v
                                             basic.target
                                                   |                                 emergency.service
                            ______________________/|                                         |
                           /                       |                                         v
                           |            initrd-root-device.target                    emergency.target
                           |                       |
                           |                       v
                           |                  sysroot.mount
                           |                       |
                           |                       v
                           |             initrd-root-fs.target
                           |                       |
                           |                       v
                           v            initrd-parse-etc.service
                    (custom initrd                 |
                     services...)                  v
                           |            (sysroot-usr.mount und
                           |        verschiedene Einhängungen markiert
                           |               mit Fstab-Option
                           |              x-initrd.mount…)
                           |                       |
                           |                       v
                           |                initrd-fs.target
                           \______________________ |
                                                  \|
                                                   v
                                              initrd.target
                                                   |
                                                   v
                                         initrd-cleanup.service
                                              isoliert zu
                                        initrd-switch-root.target
                                                   |
                                                   v
                            ______________________/|
                           /                       v
                           |        initrd-udevadm-cleanup-db.service
                           v                       |
                  (angepasste Initrd-              |
                       Dienste…)                   |
                           \______________________ |
                                                  \|
                                                   v
                                       initrd-switch-root.target
                                                   |
                                                   v
                                       initrd-switch-root.service
                                                   |
                                                   v
                                   Übergang ins Hauptbetriebssystem

SYSTEMVERWALTERABSCHALTVORGANG

Der Abschaltvorgang mit Systemd besteht auch aus verschiedenen Target-Units mit einiger minimaler Ordnungsstruktur:

                                      (conflicts with  (conflicts with
                                        all system     all file system
                                         services)     mounts, swaps,
                                             |           cryptsetup
                                             |          devices, ...)
                                             |                |
                                             v                v
                                      shutdown.target    umount.target
                                             |                |
                                             \_______   ______/
                                                     \ /
                                                      v
                                             (various low-level
                                                  services)
                                                      |
                                                      v
                                                final.target
                                                      |
                _____________________________________/ \_________________________________
               /                         |                        |                      \
               |                         |                        |                      |
               v                         v                        v                      v
    systemd-reboot.service   systemd-poweroff.service   systemd-halt.service   systemd-kexec.service
               |                         |                        |                      |
               v                         v                        v                      v
        reboot.target             poweroff.target            halt.target           kexec.target

Häufig verwandte Ziele beim Herunterfahren des Systems sind betont.

SIEHE AUCH

systemd(1), boot(7), systemd.special(7), systemd.target(5), dracut(8)

ÜBERSETZUNG
Die deutsche Übersetzung dieser Handbuchseite wurde von Helge Kreutzmann <debian@helgefjell.de> erstellt.

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