第 3 章 系统初始化

Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) 统一可扩展固件接口 定义了启动管理器作为 UEFI 规范的一部分。当一个计算机打开电源，启动管理器是启动流程的第一阶段，它检查启动配置并基于启动配置的设置，执行特定的操作系统引导加载程序或操作系统内核（通常是引导加载程序）。启动配置通过变量存储在 NVRAM，变量包括指示操作系统引导加载程序或操作系统内核的文件系统路径的变量。

EFI system partition (ESP) EFI 系统分区 是一个数据存储设备分区，在计算机里用来遵照 UEFI 规范。当计算机打开电源时，由 UEFI 固件来访问，它存储了 UEFI 应用程序和这些应用程序运行所需要的文件，包括操作系统的引导加载程序。（在老的 PC 系统，存放在 MBR 里的 BIOS 可以用来代替。）

引导加载程序是启动过程的第二阶段，由 UEFI 启动。引导加载程序将系统内核映像和 initrd 映像加载到内存并将控制权交给它们。initrd 映像是根文件系统映像，其支持程度依赖于所使用的引导加载程序。

Debian 系统通常使用 Linux 内核作为默认的系统内核。当前的 5.x Linux 内核的 initrd 映像在技术上是 initramfs（初始 RAM 文件系统）映像。

有许多引导加载程序和配置选项存在。

	警告
	假如没有从 grub-rescue-pc 软件包中的映像制作出来的可引导修复盘（U盘、CD 或软盘），请勿玩弄引导加载程序。即使硬盘上没有可正常工作的引导加载程序，可引导修复盘也能引导你的系统。

对于 UEFI 系统，GRUB2 首先读取 ESP 分区，使用 "/boot/efi/EFI/debian/grub.cfg"里面 search.fs_uuid 指定的 UUID 来确定 GRUB2 菜单配置文件 "/boot/grub/grub.cfg" 所在的分区。

GRUB2 菜单配置文件的关键部分看起来像：

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
}

对于这部分的 /boot/grub/grub.cfg，这个菜单条目的意义如下。

	提示
	通过删除 "/boot/grub/grub.cfg" 里面的 quiet ，你能够查看内核启动日志信息。为固化这个修改，请编辑 "/etc/default/grub"里的 "GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet"" 行。

	提示
	通过设置在“ /etc/default/grub” 的 GRUB_BACKGROUND 变量指向到图像文件，或者把图像文件本身放入 “/boot/grub/”，你能够定制 GRUB 的启动图像。

参见 “info grub” 及 grub-install(8)。

常规 Debian 系统是启动流程的第四阶段，由迷你 Debian 系统启动。迷你 Debian 系统的内核在此环境下继续运行。根文件系统将由内存切换到实际的硬盘文件系统上。

init 程序是系统执行的第一个程序（PID=1），它启动其它各种程序以完成主引导流程。init 程序的默认路径是 ”/usr/sbin/init“，但可通过内核启动参数修改，例如 ”init=/path/to/init_program"。

在 Debian 8 jessie（2015 年发布）版本后，"/usr/sbin/init" 是一个到 "/lib/systemd/systemd" 的符号链接。

	提示
	有关启动流程加速的最新信息，请参见 Debian 维基：启动流程加速词条。

当 Debian 系统启动，/usr/sbin/init 符号链接到的 /usr/lib/systemd 作为初始系统进程 (PID=1) 启动，该进程由 root (UID=0)所有。参见 systemd(1)。

systemd 初始化进程基于单元配置文件 (参见 systemd.unit(5)) 来并行派生进程，这些单元配置文件使用声明样式来书写，代替之前的类 SysV 的过程样式。这些单元配置文件从下面的一系列路径来加载 (参见 systemd-system.conf(5)) ：

派生的进程被放在一个单独的 Linux control groups，在单元后命名，它们属于一个私有的 systemd 层级结构(参见 cgroups 和 第 4.7.5 节 “Linux 安全特性”)。

系统模式单元从 systemd.unit(5)描述中的"System Unit Search Path" 加载。主要部分是按照下列优先权顺序：

他们的相互依赖关系通过"Wants=", "Requires=", "Before=", "After=", … 等指示来配置，(参见 systemd.unit(5) 里的 "MAPPING OF UNIT PROPERTIES TO THEIR INVERSES")。 资源控制也是被定义 (参见 systemd.resource-control(5)).

根据单元配置文件的后缀来区分它们的类型：

系统启动时（即，init），systemd 进程会尝试启动"/lib/systemd/system/default.target（通常是到"graphical.target"的符号链接）。首先，一些特殊的 target 单元（参见 systemd.special(7)），比如 "local-fs.target"、"swap.target"和"cryptsetup.target"会被引入以挂载文件系统。之后，其它 target 单元也会根据单元依赖关系而被引入。详细情况，请阅读 bootup(7)。

systemd 提供向后兼容的功能。在 "/etc/init.d/rc[0123456S].d/[KS]name" 里面的 SysV 风格的启动脚本仍然会被分析；telinit(8) 会被转换为 systemd 的单元活动请求。

当一个用户通过 gdm3(8)、sshd(8)等登录到 Debian 系统,/lib/systemd/system --user 作为用户服务管理器进程启动，并由相应的用户所有。参见 systemd(1)。

systemd 初始化进程基于单元配置文件 (参见 systemd.unit(5)) 来并行派生进程，这些单元配置文件使用声明样式来书写，代替之前的类 SysV 的过程样式。这些单元配置文件从下面的一系列路径来加载 (参见 systemd-system.conf(5)) 。

用户模式单元从 systemd.unit(5)描述中的"User Unit Search Path" 加载。主要部分是按照下列优先权顺序：

• "~/.config/systemd/user/*": 用户配置单元文件

• "/etc/systemd/user/*": 管理员创建的用户单元文件

• "/run/systemd/user/*": 用户运行时单元文件

• "/lib/systemd/user/*": 发行版软件包管理器安装的用户单元文件

这些是和 第 3.2.1 节 “Systemd 初始化” 用同样的方式管理。

硬盘和网络文件系统的挂载选项可以在 "/etc/fstab" 中设置，参见 fstab(5) 和 第 9.6.7 节 “通过挂载选项优化文件系统”。

加密文件系统的配置设置在“/etc/crypttab”中。参见 crypttab(5)

软 RAID 的配置 mdadm(8) 设置在 "/etc/mdadm/mdadm.conf". 参见 mdadm.conf(5).

对于使用 systemd 的现代 Debian 桌面系统，网络接口通常由两个服务进行初始化：lo 接口通常在“networking.service”处理，而其它接口则由“NetworkManager.service”处理。

参见 第 5 章 网络设置 来获取怎样来配置它们的信息。

云系统实例可以由 "Debian Official Cloud Images" 或类似的镜像启动。对于这样的系统实例，主机名、文件系统、网络、语言环境、SSH 密钥、用户和组等个性化信息，可以使用 cloud-init 和 netplan.io 软件包提供的功能来配置，利用多个数据源，放在原始系统镜像里面的文件和在启动过程中提供的外部数据。这些软件包使用 YAML 数据来声明系统配置。

更多信息参见 "Cloud Computing with Debian and its descendants", "Cloud-init documentation" 和 第 5.4 节 “现代云网络配置”。

使用默认安装，通过 systemd 启动的过程中，在 network.target 启动后，很多网络服务 (参见 第 6 章 网络应用)作为后台守护进程（daemon）启动。 "sshd" 也不列外。让我们修改为按需启动"sshd" 作为一个定制化的例子。

首先，禁用系统安装的服务单元。

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

传统 Unix 服务的按需套接字激活（on-demand socket activation）系统由 inetd (或 xinetd)超级服务来提供。在 systemd 下, 相同功能能够通过增加*.socket 和 *.service 单元配置文件来启用。

sshd.socket 用来定义一个监听的套接字

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

[Socket]
ListenStream=22
Accept=yes

[Install]
WantedBy=sockets.target

sshd@.service 作为 sshd.socket 匹配的服务文件

[Unit]
Description=SSH Per-Connection Server

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

然后重新加载。

 $ sudo systemctl daemon-reload