\input{configpres}

\title{Der Linux-Boot-Prozess}
\maketitle

\subsection{Bootprozess}

\begin{frame}
\frametitle{Komponenten des Bootprozesses}
\begin{itemize}
\item Bootloader
\item Linux
\item ''Userspace''
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{Ablauf des Bootprozesses}
\begin{enumerate}
\item Bootloader initialisiert Hardware
\item Bootloader reloziert Kernel
\item Bootloader übergibt Parameter und startet Kernel
\item Linux bootet
\item Linux Kernel bindet RFS ein
\item Linux Kernel startet ersten Prozeß (/sbin/init, /linuxrc, oder mit init= spezifizierter Prozeß)
\end{enumerate}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{Aufgaben des Bootloaders}
\begin{itemize}
\item Low-Level-Initialisierung:
\item Clocks (CPU, PLLs, Peripherie...)
\item Speicher (DRAM-Controller, NAND-Controller...)
\item serielle Schnittstelle
\item Parameterübergabe an den Linux Kernel
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{Der Linux Kernel}
\begin{itemize}
\item Setzt Interrupts auf (z.B. Timer Interrupt)
\item Lädt Treiber, initialisiert Hardware
\item Mountet ''root filesystem'' nach /
\item Startet ersten Prozeß
\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{INIT Systeme}

\begin{frame}
\frametitle{Das INIT System}
\begin{itemize}
\item System V Init (z.B. Debian)
\item Upstart (Ubuntu)
\item systemd (z.B. Fedora)
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{System V Init}
\begin{itemize}
\item Verhalten in /etc/inittab definiert
\item Startscripte in /etc/init.d
\item Aufteilung in sogenannte Runlevels
\item Runlevel beschreiben verschiedene Systemzustände (Shutdown, Single-User, Multi-User mit / ohne Netzwerk, ...)
\item System V kennt keine Abhängigkeiten, sequentielles Ausführen der Startscripte
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Upstart}
\begin{itemize}
\item Ereignisgesteuert
\item Kein /etc/inittab !!
\item Konfigurationsdateien in /etc/init/, Beispiel:
\begin{verbatim}
start in stopped rc RUNLEVEL=[2345]
stop on runlevel [!2345]
respawn
exec /sbin/getty -8 38400 tty1
\end{verbatim}
\item Upstart benötigt Runlevel, bildet aus Kompatibilitätsgründen aber Runlevel nach
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Upstart: Erweitertes Beispiel}
\begin{verbatim}
# /etc/init/smbd.conf
description "SMB/CIFS File Server"
author      "Steve Langasek"

start on (local-filesystems and net-device-up)
stop on runlevel [!2345]

respawn
[...]
\end{verbatim}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Upstart: Erweitertes Beispiel}
\begin{verbatim}
# /etc/init/network-interface.conf
description     "configure network device"

emits net-device-up
emits net-device-down
[...]
\end{verbatim}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{systemd}
\begin{itemize}
\item Kann Prozesse parallel starten (ohne explizite Konfiguration der Abhängigkeiten):
\begin{itemize}
\item Legt Sockets zur Kommunikation der zu startenden Prozesse an
\item Dorthin geschriebene Daten werden so lange gepuffert, bis der zu startende Prozeß diese entgegennehmen kann
\end{itemize}
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{systemd}
\begin{itemize}
\item Konfiguration durch einzelne Textdateien und nicht durch Shellscripte
\item Aktionen werden basierend von diesen Konfigurationen von systemd (Linux-Executable) ausgeführt. Dies vermeidet das Starten vieler einzelner Shell-Instanzen.
\item Administraion mittels systemctl
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{systemd}
\begin{itemize}
\item Targets übernehmen die Rolle von Runleveln (z.B. Runlevel 0 == poweroff.target)
\item Mehrere Targets können gleichzeitig aktiv sein
\item Konfigurationsdateien in /etc/systemd und /lib/systemd
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{systemd}
\begin{itemize}
\item Kompatibel zu System V Init. Skripte, die in /etc/init.d liegen, werden wie gewohnt gestartet
\item Verwendet ''Control Groups'' zur Überwachung / Ausführung von Prozessen (daher mind. Kernel 2.6.24; und CGROUPS in .config aktivieren!!)
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{systemd: Integrieren eigener Services}
/lib/systemd/system/training.service
\begin{verbatim}
[Unit]
Description=Just a simple systemd service

[Service]
Type=oneshot
ExecStart=/home/devel/systemd_test.sh
StandardOutput=syslog
RemainAfterExit=yes

[Install]
WantedBy=multi-user.target
\end{verbatim}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{systemd: Integrieren eigener Services}
/home/devel/systemd\_test.sh
\begin{verbatim}
#!/bin/sh

echo "Here I AM :)"
sleep 5
\end{verbatim}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{systemd: Integrieren eigener Services}
/home/devel/systemd\_test.sh
\begin{verbatim}
$ systemctl enable training.service
ln -s '/lib/systemd/system/training.service'
     '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/training.service'
\end{verbatim}
\end{frame}

\subsection{Bootzeitanalyse}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Bootzeitanalyse: Bootloader}
Use the scope, Luke! ;)
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[height=5cm]{images/at91_ipl_quiet_lpj_lzo.png}
\end{figure}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Bootzeitanalyse: Kernel}
\begin{itemize}
\item Booten des Targets mit initcall\_debug und printk.time=1
\item Auf dem Target: dmesg > bootlog.txt
\item bootlog.txt auf den Host kopieren
\item Auf dem Host: perl pfad\_zu\_kerneltree/scripts/bootgraph.pl < bootlog.txt > bootlog.svg
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Bootzeitanalyse: Kernel}
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[height=5cm]{images/bootlog.png}
\end{figure}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Bootzeitanalyse: SystemV}
Analyse des Bootprozesses mit bootchart:
\begin{itemize}
\item Booten des Targets mit init=/sbin/bootchartd
\item Nach dem Booten, stoppen von Bootchartd auf dem Target:
\begin{verbatim}
/sbin/bootchartd stop
\end{verbatim}
\item /var/log/bootchart.tgz auf den Host kopieren
\item Auf dem Host SVG Grafik generieren:
\begin{verbatim}
java -jar bootchart.jar -f svg bootchart.tgz
\end{verbatim}
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Bootzeitanalyse: SystemV / bootchart}
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[height=5cm]{images/bootchart.png}
\end{figure}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Bootzeitanalyse: systemd}
Analyse des Bootprozesses mit systemd:
\begin{itemize}
\item Booten des Targets per systemd
\item Nach dem Booten systemd-analyze auf dem Target aufrufen
\begin{verbatim}
$ systemd-analyze blame
1897ms networking.service
1715ms vmware-tools.service
1234ms nfs-common.service

# oder

$ system-analyze plot > boot.svg
\end{verbatim}
\item Ausgaben oder Plot auf den Host kopieren und analysieren
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Bootzeitanalyse: systemd-analyze plot}
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=8cm]{images/debian_systemd_top.png}
\end{figure}
\end{frame}

\begin{frame}[fragile]
\frametitle{Bootzeitanalyse: systemd-analyze plot}
\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=8cm]{images/debian_systemd_bottom.png}
\end{figure}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{Quellen}
\begin{thebibliography}{1}
\bibitem{kof} Linux 2012, Michael Kofler, PEARSON Verlag
\bibitem{heise} http://www.heise.de/open/artikel/Das-Init-System-Systemd-Teil-1-1563259.html 
\end{thebibliography}
\end{frame}

\input{tailpres}