Что такое система инициализации

Система инициализации — это система в Linux, которая подготавливает к работе операционную систему. Система инициализации запускается ядром как первый процесс в операционной системе. И уже затем, этот первый процесс, запускает все остальные процессы. Также при выключении система инициализации занимается остановкой всех процессов.

Алгоритм загрузки операционной системы я описывал в этой статье.

Систем инициализации много, первой такой системой была SysV, потом для Ubuntu написали Upstart. Но сейчас система инициализации SystemD становится системой инициализации по умолчанию во многих популярных дистрибутивах Linux. В том числе и в Ubuntu 22.04, и в Debian 11.

В этой статье я некоторые примеры выполнял на Debian 11, а другие на Ubuntu 22.04, разницы нет никакой. Единственная разница — это версия SystemD:

• Ubuntu 22.04 — Version: 249.11-0
• Debian 11 — Version: 247.3-7

Как видите в Ubuntu она поновее.

В первой системе инициализации SysV программа инициализации называлась init, для совместимости в SystemD оставили это название, но init это всего лишь символьная ссылка на systemd.

С помощью утилиты ps мы можем узнать какой процесс в системе является первым, то есть у какого процесса номер равен единице (PID=1).

alex@deb:~$ ps 1
    PID TTY      STAT   TIME COMMAND
      1 ?        Ss     0:10 /sbin/init

Из вывода мы узнали, что первым процессом в системе является процесс приложения /sbin/init.

Посмотрим, что это за файл:

alex@deb:~$ ls -l /sbin/init
lrwxrwxrwx 1 root root 20 мар 20 22:55 /sbin/init -> /lib/systemd/systemd

Таким образом я подтвердил вам, что /sbin/init это всего лишь символьная ссылка на /lib/systemd/systemd.

Про ссылки я писал здесь.

Основная цель SystemD

Основная цель systemd это ускорение загрузки операционной системы за счет распараллеливания запуска процессов и отложенного запуска.

Распараллеливание достигается одновременным запуском не связанных служб. То есть, если одна служба не зависит от второй и у обоих есть достаточно ресурсов для запуска, то они запускаются одновременно.

Отложенный старт достигается за счет подготовки всего необходимого к запуску службы, но сама служба запускается позже, по требованию. Например, создаются все сокеты для работы службы, но служба запустится только когда к сокету обратятся.

Юниты

Все задачи которые выполняет SystemD описываются в специальных файлах, которые называются юниты (unit). Юниты бывают разных типов, в этом курсе мы рассмотрим только три типа юнитов:

• service — описывает сервис (службу) или скрипт, в общем все то что можно запустить;
• target — группирует юниты, то есть мы можем объединить две службы и запускать их как одну;
• timer — определяет таймер (аналог cron). То есть службы могут запускаться по определённому расписанию, или с задержкой.

Вот примеры юнитов разных типов:

alex@deb:~$ ls -l /lib/systemd/system/ssh.service
-rw-r--r-- 1 root root 538 мар 13  2021 /lib/systemd/system/ssh.service

alex@deb:~$ ls -l /lib/systemd/system/default.target
lrwxrwxrwx 1 root root 16 мар 20 22:55 /lib/systemd/system/default.target -> graphical.target

alex@deb:~$ ls -l /lib/systemd/system/logrotate.timer
-rw-r--r-- 1 root root 191 окт 14  2019 /lib/systemd/system/logrotate.timer

• ssh.service — служба ssh сервера, с помощью которого мы удалённо управляем linux системой;
• default.target — таргет который запускается при включении системы по умолчанию, при этом запускаются службы у которых настроен автозапуск для этого таргета.
• logrotate.timer — таймер, который запускает службу logrotate.service для ротации логов.

Список всех активных юнитов в системе можно посмотреть с помощью следующей команды:

alex@ubu:~$ systemctl list-units

Но так как юнитов слишком много, обычно выводят не все юниты а юниты определённого типа, например:

alex@ubu:~$ systemctl list-units -t service
alex@ubu:~$ systemctl list-units -t timer
alex@ubu:~$ systemctl list-units -t target

Если нужно получить список не только активных юнитов, то просто добавьте опцию all, например:

alex@ubu:~$ systemctl list-units -t target --all

Расположение юнитов

Юниты можно найти в следующих каталогах:

• /lib/systemd/system — системные юниты, устанавливаются обычно вместе с приложениями. Они имеют самый низкий приоритет.
• /run/systemd/system — динамически создаваемые юниты. Имеют средний приоритет.
• /etc/systemd/system — юниты создаваемые вручную. Имеют наивысший приоритет.

alex@s-deb:~$ ls -ld /*/systemd/system
drwxr-xr-x  9 root root  4096 июн 20 15:09 /etc/systemd/system
drwxr-xr-x 19 root root 36864 июн 20 15:09 /lib/systemd/system
drwxr-xr-x  2 root root    40 июл 11 12:50 /run/systemd/system

Если мы создадим юнит в каталоге /etc/systemd/system, и с таким-же именем будет юнит в /lib/systemd/system, то наш созданный юнит будет иметь более высокий приоритет.

systemctl list-units # все активные юниты
systemctl list-units --all # все юниты (не только активные)
systemctl list-units -t <тип_юнита> # активные юниты определённого типа
systemctl list-units -t <тип_юнита> --all # все юниты определённого типа