linux 系统启动时间调优

目录

背景

Systemd结构概览

系统引导性能分析

操作系统启动过程分析

1 system-analyze（内核载入开始）  

2 system-analyze blame 

3  systemctl disable 优化开机时间

4  关于systemd-analyze的补充

5  dmesg查看系统启动（操作系统上电开始）

参考文档

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背景

     linux操作系统项目启动时间调优。

Systemd结构概览

让我们看一下Linux系统在使用systemd作为引导程序时的开机启动过程的结构性细节。为了简单，我们将在下面按步骤列出来这个过程：

1. 当你打开电源后电脑所做的第一件事情就是BIOS初始化。BIOS会读取引导设备设定，定位并传递系统控制权给MBR（假设硬盘是第一引导设备）。

2. MBR从Grub或LILO引导程序读取相关信息并初始化内核。接下来将由Grub或LILO继续引导系统。如果你在grub配置文件里指定了systemd作为引导管理程序，之后的引导过程将由systemd完成。Systemd使用“target”来处理引导和服务管理过程。这些systemd里的“target”文件被用于分组不同的引导单元以及启动同步进程。

3. systemd执行的第一个目标是default.target。但实际上default.target是指向graphical.target的软链接。Linux里的软链接用起来和Windows下的快捷方式一样。文件Graphical.target的实际位置是/usr/lib/systemd/system/graphical.target。在下面的截图里显示了graphical.target文件的内容。

4. 在这个阶段，会启动multi-user.target而这个target将自己的子单元放在目录“/etc/systemd/system/multi-user.target.wants”里。这个target为多用户支持设定系统环境。非root用户会在这个阶段的引导过程中启用。防火墙相关的服务也会在这个阶段启动。

"multi-user.target"会将控制权交给另一层“basic.target”。

5. "basic.target"单元用于启动普通服务特别是图形管理服务。它通过/etc/systemd/system/basic.target.wants目录来决定哪些服务会被启动，basic.target之后将控制权交给sysinit.target.

6. "sysinit.target"会启动重要的系统服务例如系统挂载，内存交换空间和设备，内核补充选项等等。sysinit.target在启动过程中会传递给local-fs.target。这个target单元的内容如下面截图里所展示。

7. local-fs.target，这个target单元不会启动用户相关的服务，它只处理底层核心服务。这个target会根据/etc/fstab和/etc/inittab来执行相关操作。

系统引导性能分析

      Systemd提供了工具用于识别和定位引导相关的问题或性能影响。Systemd-analyze是一个内建的命令，可以用来检测引导过程。你可以找出在启动过程中出错的单元，然后跟踪并改正引导组件的问题。

在下面列出一些常用的systemd-analyze命令。

systemd-analyze time 用于显示内核和普通用户空间启动时所花的时间。

1. $ systemd-analyze time
2. Startup finished in 1440ms (kernel) + 3444ms (userspace)

systemd-analyze blame 会列出所有正在运行的单元，按从初始化开始到当前所花的时间排序，通过这种方式你就知道哪些服务在引导过程中要花较长时间来启动。

1. $ systemd-analyze blame
2. 2001ms MysqLd.service
3. 234ms httpd.service
4. 191ms vmms.service

systemd-analyze verify 显示在所有系统单元中是否有语法错误。

systemd-analyze plot 可以用来把整个引导过程写入一个SVG格式文件里。整个引导过程非常长不方便阅读，所以通过这个命令我们可以把输出写入一个文件，之后再查看和分析。下面这个命令就是做这个。

1. systemd-analyze plot > boot.svg

操作系统启动过程分析

    1 system-analyze（内核载入开始）  

     查看内核和普通用户空间启动时所画的时间

    

    2 system-analyze blame 

    列出所有正在运行的单元，按从初始化开始到当前所花的时间排序

3  systemctl disable 优化开机时间

通过这种方式你就知道哪些服务在引导过程中要花较长时间来启动, 执行命令systemctl disable xxx.service,关闭服务，例：

需要根据实际情况，考虑禁用占用时间较多的服务，不可随意禁用所有服务。

4  关于systemd-analyze的补充

           实际对比可以看出systemd-analyze blame 列出在线服务的总时间 ＜ systemd-analyze 内核和用户空间的时间

           由 systemd-analyze 查看时间说明

           (1) 在启动第一个用户态进程(init)之前，内核运行了多长时间； (2) 进入实际的根文件系统之后，用户空间启动完成花了多长时间；(3)在切换进入实际的根文件系统之前，initrd(initial RAM disk)运行了多长时间。

           注意， 上述时间只是简单的计算了系统启动过程中到达不同标记点的时间， 并没有计入各单元实际启动完成所花费的时间以及磁盘空闲的时间。

5  dmesg查看系统启动（操作系统上电开始）

            dmesg  命令设备故障的诊断是非常重要的。

            通过此命令即可以查看硬件检测或者驱动加载等过程中的故障信息，同时可以通过dmesg打印出的时间戳判断哪部分故障信息印象操作系统的启动过程。

            本人在调优操作系统启动时间的过程中，发现显卡驱动有驱动失败，重复加载，占用了较多启动时间的情况。

            通过更新驱动，优化了此部分操作系统启动时间。

参考文档

   https://linux.cn/article-5457-1.html

   http://www.ruanyifeng.com/blog/2016/03/systemd-tutorial-commands.html