过并行化 Linux 系统服务来提高引导速度(zt)
转自：http://www-128.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-boot/index.html#resources
作者：James Hunt, 软件工程师, IBM
下面这篇，是BlueSilence看了ibm的工程师的文章的 应用总结：http://blog.chinaunix.net/article.php?articleId=13889&blogId=4133
作者：BlueSilence
本文向您描述了如何在不影响可用性的前提下加快 Linux 操作系统的引导速度。当然，这种方法要求您对系统服务及服务之间的依赖关系有所理解，如果它们可以并行启动，就让它们并行启动而不是串行启动。
毫无疑问 Linux 是一个优秀的系统，但仍然无法摆脱一个常见的责难（尤其是来自具有 Microsoft Windows 背景的人），那就是 Linux 系统从按下“on”键开始到可以使用，需要的时间太长。其实他们说的没错，Linux 确实需要比较长的引导时间。
在这里我所描述的加快 Linux 引导速度的技术虽然理解起来很简单，但真正实现却需要谨慎行事。我希望 Linux 的发行商能采用这种方法，这样用户就可以省去那些配置任务。不过如果您喜欢冒险，请继续阅读本文。
参考资料，可以找到可以下载UML的站点以及 developerWorks网站上关于UML的教程)。
使用UML您可以工作于一个测试系统，哪怕把这个测试系统完全破坏掉，也不会影响您正常的系统。
本文的第一部分介绍当 Linux 内核（Linux 机器的的“核心”）加载后，一个 Linux 系统怎样在后台启动。然后介绍加快您的系统引导速度的技术。
如果您对运行级和服务启动脚本已经熟悉，您可能希望直接跳转到 传统服务框架的局限。
一个 Linux 系统的引导过程可以分为几个阶段。本文并不会解释所有的不同阶段，因为我们所关心只是当内核加载后的那一个阶段。
您可以运行 /sbin/runlevel 命令来确定您的系统当前的运行级。（更多详细信息请查阅 man runlevel）。
当内核被加载并开始运行时会调用 /sbin/init 程序。这个程序以 root 身份运行，并且在开始引导时按照要求设定为“运行级”。（更多关于
init 程序的详细信息，请参考 man init）
一个 运行级仅仅是一个数字，Linux根据这个数字来区分不同类型的高层次配置，系统将按照不同的高层次配置来进行引导。由于绝大部分运行级数字都定义了明确的含义，因而它们基本上是“众所周知”的。Red Hat Linux 系统的主要运行级见表1。
表 1. Red Hat Linux运行级
| 运行级 | 说明 |
| 0 | 关闭 |
| 1 | 单一用户模式（一般仅用于管理目的） |
| 2 | 多用户模式，不允许使用网络 |
| 3 | 多用户模式，允许使用网络 |
| 4 | 没有用到的运行级 |
| 5 | 多用户模式，允许使用网络，X-Windows 方式（图形登录界面） |
| 6 | 重新引导 |
 |
|
|
|
通常在 /etc/rc.d/init.d/ 目录下可以找到服务程序。
|
|
rc 把参数“tart”或者“stop”传递给每一个服务程序，这样做是为了只用一个服务程序可以启动或停止那个服务——服务程序根据传递给它的参数值分辨系统是正在引导还是正在关闭。
清单 1. 运行级5的指向服务程序的链接
|
这看起来好象是非常复杂的系统，但实际上它提供了极好的灵活性，因为如果您想临时禁止某个特定运行级中的服务，只要把适当的符号链接删除即可。不过，手工管理这些链接可能会让人感觉厌烦，并且容易出错（尤其当您累了的时候），所以可以采用一个相对好一些的方法，使用 chkconfig 命令。
|
|
清单 2列出了这个命令的输出。您可以看到，每一行有八列。
chkconfig 命令还可以用来切换任何一个服务的开或关。详细信息请参考手册页（man chkconfig）。
清单 2. chkconfig --list|sort的输出
|
清单 2中第一列是服务的名字，接下来的列是运行级和每一个运行级中服务的状态。例如，ntpd (Network time daemon)服务被配置为只在运行级3中（多用户，无图形）和运行级5（多用户，有图形）中启动，sshd 服务在运行级2，3，4和5中都被切换到开的状态。
注意在运行级0和6中没有一个服务要启动。回顾表 1，原因显而易见。运行级1表示要关闭或停止系统，因此在机器将要“关闭”时，您不会想要 启动任何服务。运行级6中也是如此。
运
行级1——“单一用户模式”——是一个特别的运行级，一般在系统出问题的时候使用。一直以来，在运行级1中运行的唯一一个应用程序是
shell，允许超级用户来修复系统或者让超级用户在一个安全的环境中修改系统。这样是安全的——就像它的名字“单一用户模式”的含意一样——只有超级用
户可以访问系统。并且，联网是禁用的，所以没有人可以远程登录。如表
1所示，单一用户模式中运行的唯一一个服务是keytable，这样使得超级用户的键盘可以正常使用。
 |
|
关键的是，只有当配置中的所有服务都启动以后，您才可以登录进入您的 Linux 系统。等待50个服务启动可能会需要若干分钟，而这本来应该是您享用Linux系统的时间。
我已经找到了一个加速这个过程的方法。注意这种方法不会停止任何服务。不管怎样，停掉那些不用的服务是很明智的，不仅是因为这样可以加快引导的速度（在机器可以登录之前需要运行的服务少了），而且，由于很多服务要以 root 用户身份来运行，停掉不用的服务会减少您的安全隐患。
扼要重述一下，当一个 Linux 系统引导时，它以一种连续的方式来运行所有的某个运行级所配置的所有服务—— 一个接一个地。这是一个耗时的操作。
或 许一个很明显的加快服务启动速度的方法是并行地启动所有的服务，这样它们就可以同时启动。不幸的是，虽然这听起来很吸引人，却不可行。原因是各个服务之间 存在依赖的关系。Linux没有把这些依赖关系完全显式地表示出来，但是事实上这些依赖关系是存在的。还记得我们先前讨论的关于链接名字格式的问题吗？在 “S”和“K”之后的两位数决定了链接（也就是它们指向的服务）的运行顺序。这些数字确定了一个硬性的顺序，这样一定程度上也强化了服务之间的依赖关系。
|
|
回顾 清单 1,我们可以看到 network 服务（S10network）将在ntpd服务（S58ntpd）之前运行。这是我们所期望的，因为 ntpd 服务要求网络可达，以使它可以连接一个本地时间服务器。不幸的是，这个硬性的顺序并不能告诉我们足够的信息，并且会让人误解。例如，在 清单 1中我们可以看到 lpd 服务(S60lpd)将在 network 服务之后运行。虽然这样对那些连接到网络并且使用网络打印机的 Linux 系统来说是正确的，但是这并不说明当背板上有一个 inkjet 打印机连接到本地系统时，lpd 服务还是必须要在 network 服务之后运行。实际上，在这种情况下，在启动 network 之前先启动 lpd 会更好一些。
再来看另外一个例子：crond （cron daemon）服务 (在 清单 1中的 S90crond)也是在 network 启动之后运行。可是，如果您没有使用远程机器文件的 cron 文件，那么就应该让 crond 在 network 之前启动。
由于我刚才介绍的 Linux 下启动服务的传统方法有一定的局限性，往往倾向于“安全第一"，让所有的重要的服务先启动，然后再启动余下的那些。
所以，尽管我们不能并行地启动 所有的服务，但我们可以并行地启动那些 相互间没有依赖关系的服务。当这些相互间无依赖的服务启动以后，我们可以启动那些所有依赖条件已经满足（也就是说，那些服务所依赖的服务已经启动）的服务。然后重复这一过程，直到所有服务全部启动。
这个看起来是一个复杂的问题，不过幸运的是，已经有一个现成的可以用来解决这个问题的程序。这个程序不是别的，正是 make。
通常当编译软件时，make 会提供我们所需要的严密的框架。所有我们要做的就是告诉 make 什么是服务之间的依赖；它可以去做所有的计算交叉依赖的艰难工作，并且，使用它的鲜为人知的标记
-j ，它可以作为许多"作业"而
同步运行。
|
|
现在，我们来做一个简单的实例。我们都知道，ntpd 服务需要网络，这说明 ntpd 服务依赖于network 服务。在 make 语法中这个依赖关系这样表示：
|
这看起来没什么，但是您知道这意味着什么吗？这意味着一旦 network 服务启动完成，我们可以 并行地启动 ntpd，netfs 和 autofs 服务。
为什么会这样？好了请看，network 服务启动需要10秒时间，但是（因为当 rc 脚本在运行时，机器处于完全多任务的状态）其余三个服务可以 同时启动，所以这三个服务 合起来的启动时间是10秒。
参考资料部分提供的压缩文件中有一个使用上述技术的样例实现。包括一个修改过的用于调用 make 命令的 rc 脚本，以及样例GNU makefile文件，分别是 runlevel.mk，start5.mk和stop5.mk。makefile 文件 runlevel.mk 是控制程序，start5.mk 文件和stop5.mk 文件分别是运行级5时启动和停止服务时的服务依赖描述文件。
注意所给出的启动和停止 makefile 文件提供的不是完全的服务间依赖关系列表，而仅仅是一个例子。同时也要注意，如果您不修改这些文件就在您的系统上使用，几乎不可能成功，因为您的服务列表可能和我的并不一样。
- 有趣的是，尽管我提出的这种方法从传统观点来看不是“类似Linux的”，但 Linux 基础标准 (LSB，Linux Standards
Base)看起来并没有要指定 init.d 脚本的运行顺序，所以这种方法有可能被 Linux 发行商所采用，而且使之仍然符合 LSB。这对用户来说是一个好消息，如前面所提到的，因为发行商可以为我们计算出所有的软件包之间的依赖关系。
- 有一种方法可能更为大胆，那就是 /etc/inittab 文件中的“action field”的“wait”修改为“once”。这样用户在服务启动完成之前就可以登录。不过，这已经超出了本文的范围。要得到更详细的信息请查阅 man inittab，并且请记住，UML是您的好帮手。
另一个哥们，BlueSilence写的如下：
并行启动服务加快系统启动速度
今天无意间看到一篇使系统服务并行运行加快系统启动速度的文章，于是尝试了下，感觉办法很不错，同时让我对lfs的系统引导脚本有了更深的理解
现在系统从加载内核到login只要5秒，飞一样的感觉 ^_^
Ok ! Let`s Go !
因为要修改系统启动的脚本，很可能让系统启动不正常，所以最好有双linux系统，即使修改错误了
还可以从另一个系统引导修复。
如果很不幸，没有的话，可以先学下这招,紧急救护系统也有用 :p
紧急救援模式：
grub菜单中选择linux,按e,e,进入编辑模式，kernel......那一行最后加上
init=/bin/bash,这样引导系统可以得到一个bash shell
这样进入的系统会是read-only的,首先先使用fsck检查系统
fsck -a /dev/hdaX 处理根分区
fsck -R -A -a 处理其他分区
如果系统在上次重启，是正常重启的，文件系统是正常卸载的，
可以不用fsck检查直接把系统挂载成read-write的
mount / -o remount,rw
mount /proc
swap on -a 打开所有的交换分区
在修复好系统后将系统重新挂载成ro的，就可以安全重启了。
mount / -o remount,ro
简单的说一下linux系统的启动过程。
当grub加载内核后，内核执行/sbin/init,init程序读取/etc/inittab内容，开始系统的初始化。
init读取initdefault字段，取得系统运行级别
id:3:initdefault: 这里启动级别是3,通常是多用户字符登陆模式
init读取sysinit字段，开始系统基本的初始化
si::sysinit:/etc/rc.d/init.d/rc sysinit
这一行表示init会去执行/etc/rc.d/init.d/rc这个文件，sysinit是传入的参数,这里要做的是：
挂载proc系统拉，检查根分区拉，开启swap拉。等等
但是在不同的发行版可能不同,比如在Mandrakelinux中是：si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit
这样初始化的脚本就成了/etc/rc.d/rc.sysinit
init读取wait字段，开始系统服务初始化
l3:3:wait:/etc/rc.d/init.d/rc 3
经过基本初始化后，init读取run-level中的脚本，这些脚本位于
/etc/rc.d/rcX.d目录下。X是当前的运行级别.这里是系统启动的服务，比如network,alsa,httpd....等
/etc/rc.d/init.d/rc接收一个运行级别作为参数，然后逐一的开启/关闭/etc/rc.d/rcX.d目录下的脚本。
wait表示init会等待它结束再去执行其他程序。
有些发行版在执行rcX.d之后去执行/etc/rc.d/rc.local
最后就看到可爱的login拉
在/etc/rc.d/rcX.d中的脚本都是以"SXX+服务名"或者"KXX+服务名"组成的
并且都是到/etc/rc.d/init.d中相应脚本的符号链接，有的发行版是/etc/init.d，只是位置不同而已。
其中XX是0-9的数字，数字越小，则启动的时间越早。
以S开头的表示系统启动时传递start参数的服务，就是开启拉。K开头的就是
传递stop参数。
/etc/rc.d/rc3.d:
S10sysklogd@ S20network@ S25random@ S30httpd S40alsa@ S85numlock@
可以看出，我的系统进入rc3.d时首先启动的服务是sysklogd,最后是numlock
很明显，httpd服务必须要在network之后运行，不然没有网络哪来的web服务？
在lfs中是通过ls -v 列出它们，然后逐一的执行它们，这样就会使系统启动的速度很慢，服务越多越明显
现在希望做的就是:
让那些相互之间没有依赖关系的服务可以同时开启，而不是逐一的执行
这样系统启动的速度就会大大的提高了。
make 就是实现这个功能的工具。
相互有依赖关系的服务，让make去解决它们的依赖性。
再使用make -j 参数使服务可以并行启动。
在makefile中写入服务之间的相依赖关系：
httpd : network
这样就表示httpd依赖network，当network启动完毕，就可以立刻启动httpd
而其他不相依赖的服务列在makefile中，同时开启。
原理就是这样，下面是我的实际做法：
首先是写make的配置文件，该文件的样例在本文的结尾可以找到.
/etc/rc.d/runlevel.mk
########################################################################
# Description : Gnu Makefile to control the services in the specified
# runlevel. It will run the required services, and log
# the output of the services to the file
# /var/log/initd.start (for service startup) and
# /var/log/initd.stop (for service shutdown).
#
# This controlling program is designed to be invoked by
# the "/etc/rc.d/rc" script.
#
# Author : jameshunt@uk.ibm.com
#
# Notes :
#
# - Run as,
#
# make [-n] -j -f runlevel.mk
# RUNLEVEL=
# JOB=
#
# - $(JOB) is not validated - that is left to the service program.
# - $(RUNLEVEL) is not validated - that is left to the calling program
# (usually /etc/rc.d/rc).
# - It wouldn't take too much effort to auto-generate this Makefile.
#
########################################################################
# passed as a parameter
RUNLEVEL =
# passed as a parameter (start, stop, status, etc)
JOB =
# set to a value to enable debug output
DEBUG =
########################################################################
# START CONFIGURATION
# system commands used by this facility
CAT = /bin/cat
RM = /bin/rm
ECHO = /bin/echo
DATE = /bin/date
# Directory containing scripts/programs to run.
INITD_DIR := /etc/rc.d/init.d #这里要修改成自己系统的所有服务脚本存放目录
#有些发行版是/etc/init.d 这个目录必须正确
# Directory into which a lock file is created when a service starts.
# (Note that the lock file is created by the service).
SUBSYS_FILE_DIR := /var/lock/subsys #这个目录必须存在，如果没有自己建立
# Used to create temporary files, before collating them all into
# $(FINAL_OUTPUT_FILE).
TMP_DIR := /tmp
TMPFILE_PREFIX := .runlevel
TMP_FILE = $(TMP_DIR)/$(TMPFILE_PREFIX).$(JOB).$@
# File that contains all output of programs/scripts run.
FINAL_OUTPUT_FILE = /var/log/initd.$(JOB)
# List of *all* services.
#
# (Important Note: if you don't include a service in this list,
# it won't get run!)
#这里写上所有的需要启动的服务,这些服务的名字必须要与/etc/rc.d/init.d
#中的名字一致的。这样make 就会去并行的开启它们拉。
ALL =
sysklogd
network
httpd
random
alsa
numlock
# END CONFIGURATION
########################################################################
# Check command-line parameters
ifndef RUNLEVEL
$(error must specify RUNLEVEL, so I know what to run)
endif
ifndef JOB
$(error must specify JOB, so I know what to do)
endif
default: $(ALL) create_final_output_file
ifneq ($(DEBUG),)
@$(ECHO) "RUNLEVEL=$(RUNLEVEL)"
@$(ECHO) "JOB=$(JOB)"
@$(ECHO) "FINAL_OUTPUT_FILE=$(FINAL_OUTPUT_FILE)"
@$(ECHO) "TMP_FILE=$(TMP_FILE)"
@$(ECHO) "ALL=|$(ALL)|"
#@$(ECHO)
#@$(ECHO) "ALL (less local)=|$(filter-out local,$(ALL))|"
#@$(ECHO)
#@$(ECHO) "ALL (less kudzu)=|$(filter-out kudzu,$(ALL))|"
#@$(ECHO)
endif
##############################################################
# Generic rule to control a service.
#
# Note that we capture all output to a file.
$(ALL) : $(SUBSYS_FILE_DIR)/$@
@$(ECHO) "Begin "$(JOB) $@" at `$(DATE)`" > $(TMP_FILE)
@$(INITD_DIR)/$@ $(JOB) >> $(TMP_FILE) 2>&1
@$(ECHO) "End "$(JOB) $@" at `$(DATE)`" >> $(TMP_FILE)
##############################################################
# List of services that have dependencies.
#
# (Note: It is not necessary to list services that have no
# dependencies).
# Include the relevant dependencies. If you intend to use this facility,
# you must provide 2 makefiles / runlevel, one for starting the services
# in the runlevel, and one for stopping the services in the runlevel.
#
# WARNING: If make attempts to include a file that does not exist, it will
# exit. This could cause your system to boot in an unfamiliar way.
include /etc/rc.d/start3.mk #这里是服务有依赖关系的记录文件位置.
#
# Lastly, merge all the service output files into a single file.
# Note that the order of the service output in the merged file is not
# chronological.
create_final_output_file :
$(CAT) $(TMP_DIR)/$(TMPFILE_PREFIX).$(JOB).*
> $(FINAL_OUTPUT_FILE)
$(RM) -f $(TMP_DIR)/$(TMPFILE_PREFIX).$(JOB).*
# EOF
注意的地方：
/etc/rc.d/start3.mk 由上面的runlevel.mk决定位置名称
httpd : network
其中的空格必须是用TAB键打出来的
makefile写好了，现在修改rc脚本，让它当传递进来参数为3时
不去逐一的执行/etc/rc.d/rc3.d中的各个脚本，而去通过make
执行刚刚写好的runlevel.mk,实现并行启动服务。
很简单，一行判断语句 ^_^
/etc/rc.d/init.d/rc :
#!/bin/sh
# Begin $rc_base/init.d/rc - Main Run Level Control Script
# Based on rc script from LFS-3.1 and earlier.
# Rewritten by Gerard Beekmans - gerard@linuxfromscratch.org
. /etc/sysconfig/rc
. $rc_functions
# This sets a few default terminal options.
stty sane
# These 3 signals will not cause our script to exit
trap "" INT QUIT TSTP
[ "" != "" ] && runlevel=
if [ "$runlevel" = "" ]
then
echo "Usage:
exit 1
fi
previous=$PREVLEVEL
[ "$previous" = "" ] && previous=N
if [ ! -d $rc_base/rc$runlevel.d ]
then
echo "$rc_base/rc$runlevel.d does not exist"
exit 1
fi
# Attempt to stop all service started by previous runlevel,
# and killed in this runlevel
if [ "$previous" != "N" ]
then
for i in $(ls -v $rc_base/rc$runlevel.d/K* 2> /dev/null)
do
check_script_status
suffix=$
prev_start=$rc_base/rc$previous.d/S[0-9][0-9]$suffix
sysinit_start=$rc_base/rcsysinit.d/S[0-9][0-9]$suffix
if [ "$runlevel" != "0" ] && [ "$runlevel" != "6" ]
then
if [ ! -f $prev_start ] && [ ! -f $sysinit_start ]
then
echo -n -e $WARNING
echo "$i can't be executed because it was"
echo "not started in the previous runlevel ($previous)"
echo -n -e $NORMAL
continue
fi
fi
$i stop
error_value=$?
if [ "$error_value" != "0" ]
then
print_error_msg
fi
done
fi
################# 由于我都是从文本模式登陆，所以加上判断句，如果
##runlevel为3的话，就去执行runlevel.mk,而不逐一执行这些脚本
if [ "$runlevel" = 3 ]
then
make -j -f /etc/rc.d/runlevel.mk RUNLEVEL=3 JOB=start
# -j 表示以并行的方式去启动在runlevel.mk中定义的服务
# -f 指定MakeFile为runlevel.mk，否则make只尝试运行
#当前目录下的MakeFile.RUNLEVEL=3在这里没有任何意义，因为
#我没有使用$runlevel可以在任何run-level下并行服务
#
#JOB=start表示去start /etc/rc.d/rc3.d中的服务
else
#如果启动级别不是3的话，仍然按照正常去引导系统.
#这样就不用写stop的脚本，我只想让系统启动的更快些
#因为lfs的启动脚本比较怪，它不象其他的发行版使用/etc/rc.d/rc.sysinit
#作为系统的初始化，而是把那些过程分开成几个脚本运行
#si::sysinit:/etc/rc.d/init.d/rc sysinit 传入的sysinit参数去执行
#/etc/rc.d/rcsysinit.d目录下的脚本，这样我就不能轻易的使用$runlevel
#去使在任何运行级别都可以并行服务了，它会传进来个sysinit @_@
#
for i in $( ls -v $rc_base/rc$runlevel.d/S* 2> /dev/null)
do
if [ "$previous" != "N" ]
then
suffix=$
stop=$rc_base/rc$runlevel.d/K[0-9][0-9]$suffix
prev_start=$rc_base/rc$previous.d/S[0-9][0-9]$suffix
[ -f $prev_start ] && [ ! -f $stop ] && continue
fi
check_script_status
case $runlevel in
0|6) $i stop ;;
*) $i start ;;
esac
error_value=$?
if [ "$error_value" != "0" ]
then
print_error_msg
fi
done
fi
# End $rc_base/init.d/rc
要注意的地方：
每个发行版的rc脚本都不相同，要先熟悉系统启动过程，然后再尝试修改，这样才不会出错。
修改rc脚本时，语法必须完全正确。修改后用sh -n rc 测试有没有语法错误
有一点错误的话，系统就进不去了。:(
另外这个rc脚本位置是由/etc/inittab决定的。就是 "l3:3:wait:/etc/rc.d/init.d/rc 3 "啦
相关资源：
《通过并行化 Linux 系统服务来提高引导速度》
http://www-900.ibm.com/developerWorks/cn/linux/l-boot/index.shtml
我就是看了这篇文章做的了，打算试试的话，必须要看看啦。里面有作者的各个脚本样例。
《From PowerUp To Bash Prompt》
http://www.faqs.org/docs/Linux-HOWTO/From-PowerUp-To-Bash-Prompt-HOWTO.html
这篇文章详细的介绍了sys V风格的启动过程，绝对的好文！不可错过！
来自 “ ITPUB博客 ” ，链接：https://blog.itpub.net/312079/viewspace-245360/ ，如需转载，请注明出处，否则将追究法律责任。
