فصل پانزدهم: فرآیند Boot و مدیریت Systemd

فرآیند Boot چیست؟

Boot Process مجموعه مراحلی است که سیستم از لحظه روشن شدن تا آماده شدن محیط کاربر طی می‌کند.

ساختار کلی:

Power On

    |

    ▼

BIOS / UEFI

    |

    ▼

Bootloader (GRUB)

    |

    ▼

Linux Kernel

    |

    ▼

Systemd

    |

    ▼

Services

    |

    ▼

User Environment

مرحله اول: Power On

با فشردن دکمه Power:

• CPU شروع به کار می‌کند.
• Firmware اجرا می‌شود.
• سخت‌افزار بررسی می‌شود.

این مرحله توسط BIOS یا UEFI مدیریت می‌شود.

BIOS چیست؟

BIOS مخفف:

Basic Input/Output System

است.

BIOS یک Firmware قدیمی است که وظیفه دارد:

• سخت‌افزار را شناسایی کند.
• دستگاه Boot را پیدا کند.
• Bootloader را اجرا کند.

UEFI چیست؟

UEFI نسخه جدیدتر BIOS است.

مزایا:

• سرعت بیشتر
• پشتیبانی از دیسک‌های بزرگ‌تر
• امنیت بهتر
• پشتیبانی از Secure Boot

امروزه اکثر سیستم‌های جدید از UEFI استفاده می‌کنند.

Bootloader چیست؟

Bootloader برنامه‌ای است که مسئول بارگذاری سیستم‌عامل است.

وظیفه:

• پیدا کردن Kernel
• انتقال کنترل سیستم به Kernel

در لینوکس رایج‌ترین Bootloader:

GRUB

است.

GRUB چیست؟

GRUB مخفف:

Grand Unified Bootloader

است.

GRUB به کاربر اجازه می‌دهد:

• سیستم‌عامل را انتخاب کند.
• Kernelهای مختلف را اجرا کند.
• وارد Recovery Mode شود.

فایل‌های GRUB

مسیرهای مهم:

/boot/grub

تنظیمات:

/etc/default/grub

بروزرسانی GRUB

بعد از تغییر تنظیمات:

sudo update-grub

اجرا می‌شود.

Kernel چیست؟

Kernel هسته اصلی سیستم‌عامل لینوکس است.

Kernel مسئول مدیریت:

• CPU
• Memory
• Hardware
• Processes
• Devices

است.

مشاهده Kernel فعلی

دستور:

uname -r

مثال:

6.17.0-35-generic

Kernel در Boot

بعد از اجرای GRUB:

Kernel از دیسک خوانده شده و در حافظه RAM قرار می‌گیرد.

سپس کنترل سیستم را در دست می‌گیرد.

Init چیست؟

پس از اجرای Kernel، اولین Process سیستم اجرا می‌شود.

این Process:

PID 1

نام دارد.

در گذشته این وظیفه بر عهده:

init

بود.

Systemd چیست؟

در اکثر توزیع‌های مدرن لینوکس، Init با:

systemd

جایگزین شده است.

Systemd مهم‌ترین سیستم مدیریت سرویس‌ها در لینوکس است.

وظایف Systemd

Systemd مسئول:

• اجرای سرویس‌ها
• مدیریت Startup
• کنترل Processها
• ثبت Logها
• مدیریت Dependencyها

است.

مشاهده PID یک Systemd

دستور:

ps -p 1

نمونه خروجی:

systemd

Unit در Systemd چیست؟

Systemd همه چیز را به شکل:

Unit

مدیریت می‌کند.

انواع Unit:

• Service
• Socket
• Target
• Timer
• Mount

Service چیست؟

Service یک برنامه یا Daemon در حال اجرا است.

مثال:

ssh.service

nginx.service

مشاهده سرویس‌ها

مشاهده همه سرویس‌ها:

systemctl list-units --type=service

بررسی وضعیت یک سرویس

مثال:

systemctl status ssh

شروع یک سرویس

ساختار:

sudo systemctl start service-name

مثال:

sudo systemctl start ssh

توقف سرویس

sudo systemctl stop service-name

مثال:

sudo systemctl stop ssh

ری‌استارت سرویس

sudo systemctl restart service-name

فعال کردن سرویس هنگام Boot

برای اجرای خودکار:

sudo systemctl enable service-name

مثال:

sudo systemctl enable ssh

غیرفعال کردن Startup

sudo systemctl disable service-name

بررسی فعال بودن سرویس

systemctl is-enabled ssh

Target چیست؟

Target در Systemd شبیه Runlevelهای قدیمی است.

Target مشخص می‌کند سیستم در چه حالت کاری قرار دارد.

Target های مهم

حالت گرافیکی:

graphical.target

حالت چندکاربره:

multi-user.target

حالت خاموش:

poweroff.target

حالت Restart:

reboot.target

مشاهده Target فعلی

دستور:

systemctl get-default

تغییر Target پیش‌فرض

مثال:

sudo systemctl set-default multi-user.target

Journal چیست؟

Systemd سیستم ثبت Log داخلی دارد:

journal

ابزار مشاهده:

journalctl

مشاهده تمام Logها

journalctl

Logهای Kernel

journalctl -k

Log یک سرویس

مثال:

journalctl -u ssh

مشاهده Logهای جدید

journalctl -f

مانند:

tail -f

کار می‌کند.

بررسی مشکلات Boot

اگر سیستم مشکل دارد:

بررسی Logهای Boot:

journalctl -b

مشاهده خطاهای Boot

journalctl -b -p err

فقط خطاها را نمایش می‌دهد.

Recovery Mode چیست؟

Recovery Mode یک حالت تعمیر سیستم است.

کاربردها:

• تعمیر فایل‌ها
• تغییر رمز عبور
• رفع مشکل Boot
• تعمیر Packageها

Single User Mode

یک حالت حداقلی برای تعمیر سیستم است.

در این حالت:

• سرویس‌های کمتری اجرا می‌شوند.
• دسترسی مدیریتی فراهم است.

مدیریت Startup برنامه‌ها

برنامه‌هایی که هنگام Boot اجرا می‌شوند توسط Systemd مدیریت می‌شوند.

مشاهده:

systemctl list-unit-files

ساخت Service شخصی

فرض کنید Script داریم:

/home/user/script.sh

یک Service بسازیم:

/etc/systemd/system/myscript.service

ساختار Service

نمونه:

[Unit]

Description=My Script Service


[Service]

ExecStart=/home/user/script.sh


[Install]

WantedBy=multi-user.target

Reload کردن Systemd

بعد از ساخت Service:

sudo systemctl daemon-reload

اجرای Service جدید

sudo systemctl start myscript

فعال کردن:

sudo systemctl enable myscript

Systemd Timer

Systemd قابلیت زمان‌بندی نیز دارد.

مانند:

Cron

اما با امکانات بیشتر.

مشاهده Timerها:

systemctl list-timers

تفاوت Cron و Systemd Timer

Cron:

• ساده‌تر
• قدیمی‌تر
• مناسب کارهای روزمره

Systemd Timer:

• مدرن‌تر
• مدیریت بهتر
• هماهنگ با Systemd

مشکلات رایج Boot

سیستم بالا نمی‌آید

دلایل:

• مشکل GRUB
• خرابی Kernel
• مشکل Disk
• مشکل File System

بررسی فضای Boot

مشاهده:

ls /boot

بررسی Kernelهای نصب شده

Ubuntu:

dpkg --list | grep linux-image

تعمیر GRUB

در صورت مشکل:

sudo grub-install

سپس:

sudo update-grub

پروژه عملی فصل

ساخت یک Service شخصی

هدف:

ساخت سرویسی که هنگام Boot اجرا شود.

مراحل:

ساخت Script:

nano startup.sh

اجازه اجرا:

chmod +x startup.sh

ساخت فایل Service:

/etc/systemd/system/startup.service

Reload:

sudo systemctl daemon-reload

فعال کردن:

sudo systemctl enable startup

تمرین‌های فصل پانزدهم

uname -r

systemctl status

systemctl list-units --type=service

journalctl -b

جمع‌بندی فصل پانزدهم

در این فصل یاد گرفتیم:

• سیستم لینوکس چگونه Boot می‌شود.
• BIOS و UEFI چیست.
• GRUB چگونه کار می‌کند.
• Kernel چه وظیفه‌ای دارد.
• Systemd چیست.
• چگونه سرویس‌ها را مدیریت کنیم.
• چگونه Logها را بررسی کنیم.
• چگونه Service شخصی بسازیم.
• چگونه مشکلات Boot را عیب‌یابی کنیم.

شناخت Boot Process و Systemd یکی از مهم‌ترین مهارت‌های یک مدیر سیستم لینوکس است.

بدون شناخت این بخش‌ها، مدیریت حرفه‌ای سرورها و سیستم‌های لینوکسی امکان‌پذیر نیست.