Debian系统初始化过程详解

Debian系统初始化是指在安装Debian操作系统后，进行一系列的配置和设置，以确保系统能够正常运行并满足用户的需求。这些操作可以帮助用户更好地理解和掌握Debian系统，提高系统的可用性和安全性。本教程将详细介绍Debian系统初始化的过程。

一、启动过程概述

参考《Debian系统启动过程》。

二、Systemd

参考《Debian Systemd初始化》。

三、内核消息

在控制台上显示的内核错误信息，能够通过设置他们的阈值水平来配置。

# dmesg -n3

内核错误级别表：

错误级别值	错误级别名称	说明
0	KERN_EMERG	系统不可用
1	KERN_ALERT	行为必须被立即采取
2	KERN_CRIT	危险条件
3	KERN_ERR	错误条件
4	KERN_WARNING	警告条件
5	KERN_NOTICE	普通但重要的条件
6	KERN_INFO	信息提示
7	KERN_DEBUG	debug 级别的信息

四、系统消息

在 systemd 下, 内核和系统的信息都通过日志服务 systemd-journald.service (又名 journald)来记录，放在”/var/log/journal”下的不变的二进制数据，或放在”/run/log/journal/”下的变化的二进制数据.这些二进制日志数据，可以通过 journalctl(1) 命令来访问。例如，可以显示从最后一次启动以来的日志，按如下所示：

$ journalctl -b

典型的 journalctl 命令片段列表：

操作	命令片段
查看从最后一次启动开始的系统服务和内核日志	“`journalctl -b --system`“
查看从最后一次启动开始的当前用户的服务日志	“`journalctl -b --user`“
查看从最后一次启动开始的 “`$unit`” 工作日志	“`journalctl -b -u $unit`“
查看从最后一次启动开始的 “`$unit`“的工作日志 (“`tail -f`” 式样)	“`journalctl -b -u $unit -f`“

在 systemd 下，系统日志工具 rsyslogd(8) 可以被卸载。如果安装了它，它会改变它的行为来读取易失性二进制日志数据（代替在 systemd 之前默认的 “/dev/log”）并创建传统的永久性 ASCII 系统日志数据。”/etc/default/rsyslog” 和 “/etc/rsyslog.conf” 能够自定义日志文件和屏幕显示。

五、系统管理

systemd 不仅仅提供系统初始化，还用 systemctl(1) 命令提供通用的系统管理操作。

典型的 systemctl 命令片段列表：

操作	命令片段
列出所有 target 单元配置	“`systemctl list-units --type=target`“
列出所有 service 单元配置	“`systemctl list-units --type=service`“
列出所有单元配置类型	“`systemctl list-units --type=help`“
列出内存中所有 socket 单元	“`systemctl list-sockets`“
列出内存中所有 timer 单元	“`systemctl list-timers`“
启动 “`$unit`“	“`systemctl start $unit`“
停止 “`$unit`“	“`systemctl stop $unit`“
重新加载服务相关的配置	“`systemctl reload $unit`“
停止和启动所有 “`$unit`“	“`systemctl restart $unit`“
启动 “`$unit`” 并停止所有其它的	“`systemctl isolate $unit`“
转换到 “`图形`” (图形界面系统)	“`systemctl isolate graphical`“
转换到 “`多用户`” (命令行系统)	“`systemctl isolate multi-user`“
转换到 “`应急模式`” (单用户命令行系统)	“`systemctl isolate rescue`“
向”`$unit`“发送杀死信号	“`systemctl kill $unit`“
检查”`$unit`“服务是否是活动的	“`systemctl is-active $unit`“
检查”`$unit`“服务是否是失败的	“`systemctl is-failed $unit`“
检查”`$unit\|$PID\|device`“的状态	“`systemctl status $unit\|$PID\|$device`“
显示”`$unit\|$job`“的属性	“`systemctl show $unit\|$job`“
重设失败的”`$unit`“	“`systemctl reset-failed $unit"`
列出所有单元服务的依赖性	“`systemctl list-dependencies --all`“
列出安装在系统上的单元文件	“`systemctl list-unit-files`“
启用 “`$unit`” (增加符号链接)	“`systemctl enable $unit`“
禁用 “`$unit`” (删除符号链接)	“`systemctl disable $unit`“
取消遮掩 “`$unit`” (删除到 “`/dev/null`” 的符号链接)	“`systemctl unmask $unit`“
遮掩 “`$unit`” (增加到 “`/dev/null`” 的符号链接)	“`systemctl mask $unit`“
获取默认的 target 设置	“`systemctl get-default`“
设置默认 target 为”`graphical`” (图形系统)	“`systemctl set-default graphical`“
设置默认的 target 为”`multi-user`” (命令行系统)	“`systemctl set-default multi-user`“
显示工作环境变量	“`systemctl show-environment`“
设置环境变量 “`variable`” 的值为 “`value`“	“`systemctl set-environment variable=value`“
取消环境变量 “`variable`” 的设置	“`systemctl unset-environment variable`“
重新加载所有单元文件和后台守护进程（daemon）	“`systemctl daemon-reload`“
关闭系统	“`systemctl poweroff`“
关闭和重启系统	“`systemctl reboot`“
挂起系统	“`systemctl suspend`“
休眠系统	“`systemctl hibernate`“

上面例子中的”$unit”，可以是一个单元名（后缀.service 和 .target 是可选的)，或者，在很多情况下，也可以是匹配的多个单元 (shell 式样的全局通配符”*”, “?”, “[]”，通过使用 fnmatch(3) ，来匹配目前在内存中的所有单元的基本名称).

上面列子的系统状态改变命令，通常是通过”sudo”来处理，用以获得需要的系统管理权限。

“systemctl status $unit|$PID|$device” 的输出使用有颜色的点(“●”)来概述单元状态，让人看一眼就知道。

白色的 “●” 表示一个 “不活动”或”变为不活动中”的状态。
红色的 “●”表示“失败”或者“错误”状态。
绿色”●”表示“活动”、“重新加载中”或“激活中”状态。

六、其它系统监控

这里是 systemd 下其它零星的监控命令列表。

systemd 下其它零星监控命令列表：

操作	命令片段
显示每一个初始化步骤所消耗的时间	“`systemd-analyze time`“
列出所有单元的初始化时间	“`systemd-analyze blame`“
加载”`$unit`“文件并检测错误	“`systemd-analyze verify $unit`“
简洁的显示用户调用会话的运行时状态信息	“`loginctl user-status`“
简洁的显示调用会话的运行时状态信息	“`loginctl session-status`“
跟踪 cgroups 的启动过程	“`systemd-cgls`“
跟踪 cgroups 的启动过程	“`ps xawf -eo pid,user,cgroup,args`“
跟踪 cgroups 的启动过程	读取 “`/sys/fs/cgroup/`” 下的 sysfs

七、系统配置

1、主机名

内核维护系统主机名。在启动的时候，通过 systemd-hostnamed.service 启动的系统单位设置系统的主机名，此主机名保存在 “/etc/hostname”。这个文件应该只包含系统主机名，而不是全称域名。不带参数运行 hostname(1) 命令可以打印出当前的主机名。

2、文件系统

硬盘和网络文件系统的挂载选项可以在 “/etc/fstab” 中设置，；
加密文件系统的配置设置在“/etc/crypttab”中；
软 RAID 的配置 mdadm(8) 设置在 “/etc/mdadm/mdadm.conf”。

每次启动的时候，在挂载了所有文件系统以后，”/tmp”, “/var/lock”, 和 “/var/run” 中的临时文件会被清空。

3、网络接口初始化

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。

4、云系统初始化

云系统实例可作为 “Debian 官方云镜像 “或类似镜像的克隆启动。对于此类系统实例，可使用 cloud-init 和 netplan.io 软件包提供的功能配置主机名、文件系统、网络、本地语言、SSH 密钥、用户和组等个性信息，并使用多种数据源（如原始系统镜像中的文件和启动时提供的外部数据）。这些软件包使用 YAML 数据实现了声明式系统配置。

5、调整 sshd 服务的自定义示例

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

八、udev系统

从 Linux 内核 2.6 版开始，udev系统提供了自动硬件发现和初始化机制。在内核发现每个设备的基础上，udev 系统使用从 sysfs 文件系统的信息启动一个用户进程，使用 modprobe(8) 程序加载支持它所要求的内核模块, 创建相应的设备节点。

如果由于某些理由，”/lib/modules/kernel-version/modules.dep”没有被 depmod(8) 正常生成，模块可能不会被 udev 系统按期望的方式加载。执行”depmod -a” 来修复它。

“/etc/fstab”里面的挂载规则,设备节点不必需是静态的。能够使用 UUID 来挂载设备，来代替”/dev/sda”之类的设备名. 参见第 9.6.3 节 “使用 UUID 访问分区”.

1、内核模块初始化

通过 modprobe(8) 程序添加和删除内核模块，使我们能够从用户进程来配置正在运行的 Linux 内核。udev 系统自动化它的调用来帮助内核模块初始化。

下面的非硬件模块和特殊的硬件驱动模块，需要被预先加载，把它们在”/etc/modules”文件里列出：

TUN/TAP 模块提供虚拟的 Point-to-Point 网络设备 (TUN) 和虚拟的 Ethernet 以太网网络设备 (TAP)；
netfilter 模块提供 netfilter 防火墙能力；
watchdog timer 驱动模块；
modprobe(8) 程序的配置文件是按 modprobe.conf(5)的说明放在”/etc/modprobes.d/” 目录下，(如果想避免自动加载某些内核模块，考虑把它们作为黑名单放在”/etc/modprobes.d/blacklist” 文件里.)；
“/lib/modules/version/modules.dep” 文件由 depmod(8) 程序生成，它描述了 modprobe(8) 程序使用的模块依赖性；
如果在启动时出现模块加载问题，或者 modprobe(8)时出现模块加载问题, “depmod -a” 可以通过重构”modules.dep”来解决这些问题；
modinfo(8) 程序显示 Linux 内核模块信息；
lsmod(8) 程序以好看的格式展示”/proc/modules”的内容,显示当前内核加载了哪些模块。