章 3. 系統初始化

Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) 統一可擴充套件韌體介面 定義了啟動管理器作為 UEFI 規範的一部分。當一個計算機開啟電源，啟動管理器是啟動流程的第一階段，它檢查啟動配置並基於啟動配置的設定，執行特定的作業系統引導載入程式或作業系統核心（通常是引導載入程式）。啟動配置透過變數儲存在 NVRAM，變數包括指示作業系統引導載入程式或作業系統核心的檔案系統路徑的變數。

EFI system partition (ESP) EFI 系統分割槽 是一個數據儲存裝置分割槽，在計算機裡用來遵照 UEFI 規範。當計算機開啟電源時，由 UEFI 韌體來訪問，它儲存了 UEFI 應用程式和這些應用程式執行所需要的檔案，包括作業系統的引導載入程式。（在老的 PC 系統，存放在 MBR 裡的 BIOS 可以用來代替。）

引導載入程式是啟動過程的第二階段，由 UEFI 啟動。引導載入程式將系統核心映像和 initrd 映像載入到記憶體並將控制權交給它們。initrd 映像是根檔案系統映像，其支援程度依賴於所使用的引導載入程式。

Debian 系統通常使用 Linux 核心作為預設的系統核心。當前的 5.x Linux 核心的 initrd 映像在技術上是 initramfs（初始 RAM 檔案系統）映像。

有許多引導載入程式和配置選項存在。

	警告
	假如沒有從 grub-rescue-pc 軟體包中的映像製作出來的可引導修復盤（隨身碟、CD 或軟盤），請勿玩弄引導載入程式。即使硬碟上沒有可正常工作的引導載入程式，可引導修復盤也能引導你的系統。

對於 UEFI 系統，GRUB2 首先讀取 ESP 分割槽，使用 "/boot/efi/EFI/debian/grub.cfg"裡面 search.fs_uuid 指定的 UUID 來確定 GRUB2 選單配置檔案 "/boot/grub/grub.cfg" 所在的分割槽。

GRUB2 選單配置檔案的關鍵部分看起來像：

menuentry 'Debian GNU/Linux' ... {
        load_video
        insmod gzio
        insmod part_gpt
        insmod ext2
        search --no-floppy --fs-uuid --set=root fe3e1db5-6454-46d6-a14c-071208ebe4b1
        echo    'Loading Linux 5.10.0-6-amd64 ...'
        linux   /boot/vmlinuz-5.10.0-6-amd64 root=UUID=fe3e1db5-6454-46d6-a14c-071208ebe4b1 ro quiet
        echo    'Loading initial ramdisk ...'
        initrd  /boot/initrd.img-5.10.0-6-amd64
}

對於這部分的 /boot/grub/grub.cfg，這個選單條目的意義如下。

	提示
	透過刪除 "/boot/grub/grub.cfg" 裡面的 quiet ，你能夠檢視核心啟動日誌資訊。為固化這個修改，請編輯 "/etc/default/grub"裡的 "GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet"" 行。

	提示
	透過設定在“ /etc/default/grub” 的 GRUB_BACKGROUND 變數指向到影像檔案，或者把影像檔案本身放入 “/boot/grub/”，你能夠定製 GRUB 的啟動影像。

參見 “info grub” 及 grub-install(8)。

常規 Debian 系統是啓動流程的第四階段，由迷你 Debian 系統啓動。迷你 Debian 系統的核心在此環境下繼續運行。根檔案系統將由記憶體切換到實際的硬盤檔案系統上。

init 程序是系統執行的第一個程序（PID=1），它啓動其它各種程序以完成主引導流程。init 程序的預設路徑是 ”/usr/sbin/init“，但可通過核心啓動參數修改，例如 ”init=/path/to/init_program"。

在 Debian 8 jessie（2015 年釋出）版本後，"/usr/sbin/init" 是一個到 "/lib/systemd/systemd" 的符號連結。

	提示
	有關啟動流程加速的最新資訊，請參見 Debian 維基：啟動流程加速詞條。

當 Debian 系統啟動，/usr/sbin/init 符號連結到的 /usr/lib/systemd 作為初始系統程序 (PID=1) 啟動，該程序由 root (UID=0)所有。參見 systemd(1)。

The systemd init process spawns processes in parallel based on the unit configuration files (see systemd.unit(5)) which are written in declarative style instead of SysV-like procedural style.

派生的程序被放在一個單獨的 Linux control groups，在單元后命名，它們屬於一個私有的 systemd 層級結構(參見 cgroups 和 節 4.7.5, “Linux 安全特性”)。

系統模式單元從 systemd.unit(5)描述中的"System Unit Search Path" 載入。主要部分是按照下列優先權順序：

他們的相互依賴關係透過"Wants=", "Requires=", "Before=", "After=", … 等指示來配置，(參見 systemd.unit(5) 裡的 "MAPPING OF UNIT PROPERTIES TO THEIR INVERSES")。 資源控制也是被定義 (參見 systemd.resource-control(5)).

根據單元配置檔案的字尾來區分它們的型別：

系統啟動時（即，init），systemd 程序會嘗試啟動"/lib/systemd/system/default.target（通常是到"graphical.target"的符號連結）。首先，一些特殊的 target 單元（參見 systemd.special(7)），比如 "local-fs.target"、"swap.target"和"cryptsetup.target"會被引入以掛載檔案系統。之後，其它 target 單元也會根據單元依賴關係而被引入。詳細情況，請閱讀 bootup(7)。

systemd 提供向後相容的功能。在 "/etc/init.d/rc[0123456S].d/[KS]name" 裡面的 SysV 風格的啟動指令碼仍然會被分析；telinit(8) 會被轉換為 systemd 的單元活動請求。

當一個使用者透過 gdm3(8)、sshd(8)等登入到 Debian 系統,/lib/systemd/system --user 作為使用者服務管理器程序啟動，並由相應的使用者所有。參見 systemd(1)。

systemd 初始化程序基於單元配置檔案 (參見 systemd.unit(5)) 來並行派生程序，這些單元配置檔案使用宣告樣式來書寫，代替之前的類 SysV 的過程樣式。這些單元配置檔案從下面的一系列路徑來載入 (參見 systemd-system.conf(5)) 。

使用者模式單元從 systemd.unit(5)描述中的"User Unit Search Path" 載入。主要部分是按照下列優先權順序：

• "~/.config/systemd/user/*": 使用者配置單元檔案

• "/etc/systemd/user/*": 管理員建立的使用者單元檔案

• "/run/systemd/user/*": 使用者執行時單元檔案

• "/lib/systemd/user/*": 發行版軟體包管理器安裝的使用者單元檔案

這些是和 節 3.2.1, “Systemd 初始化” 用同樣的方式管理。

硬碟和網路檔案系統的掛載選項可以在 "/etc/fstab" 中設定，參見 fstab(5) 和 節 9.6.7, “通過掛載選項優化檔案系統”。

加密檔案系統的配置設定在“/etc/crypttab”中。參見 crypttab(5)

軟 RAID 的配置 mdadm(8) 設定在 "/etc/mdadm/mdadm.conf". 參見 mdadm.conf(5).

對於使用 systemd 的現代 Debian 桌面系統，網路介面通常由兩個服務進行初始化：lo 介面通常在“networking.service”處理，而其它介面則由“NetworkManager.service”處理。

參見 章 5, 網絡設置 來獲取怎樣來配置它們的資訊。

雲系統例項可以由 "Debian Official Cloud Images" 或類似的映象啟動。對於這樣的系統例項，主機名、檔案系統、網路、語言環境、SSH 金鑰、使用者和組等個性化資訊，可以使用 cloud-init 和 netplan.io 軟體包提供的功能來配置，利用多個數據源，放在原始系統映象裡面的檔案和在啟動過程中提供的外部資料。這些軟體包使用 YAML 資料來宣告系統配置。

更多資訊參見 "Cloud Computing with Debian and its descendants", "Cloud-init documentation" 和 節 5.4, “現代雲網絡配置”。

使用預設安裝，透過 systemd 啟動的過程中，在 network.target 啟動後，很多網路服務 (參見 章 6, 網路應用)作為後臺守護程序（daemon）啟動。 "sshd" 也不列外。讓我們修改為按需啟動"sshd" 作為一個定製化的例子。

首先，停用系統安裝的服務單元。

 $ sudo systemctl stop sshd.service
 $ sudo systemctl mask sshd.service

傳統 Unix 服務的按需套接字啟用（on-demand socket activation）系統由 inetd (或 xinetd)超級服務來提供。在 systemd 下, 相同功能能夠透過增加*.socket 和 *.service 單元配置檔案來啟用。

sshd.socket 用來定義一個監聽的套接字

[Unit]
Description=SSH Socket for Per-Connection Servers

[Socket]
ListenStream=22
Accept=yes

[Install]
WantedBy=sockets.target

[email protected] 作為 sshd.socket 匹配的服務檔案

[Unit]
Description=SSH Per-Connection Server

[Service]
ExecStart=-/usr/sbin/sshd -i
StandardInput=socket

然後重新載入。

 $ sudo systemctl daemon-reload