Сколько времени занимает загрузка Linux и как её ускорить

Как работает процесс загрузки — краткое объяснение

Кратко о ключевых компонентах загрузки:

• BIOS/UEFI — низкоуровневый код, который инициализирует оборудование. (UEFI — современная замена BIOS.)
• MBR/GPT и загрузчик (например, GRUB) — загружают и запускают ядро.
• Ядро Linux — запускает initramfs, обнаруживает устройства и монтирует корневую файловую систему.
• init / systemd — менеджер сервисов, который запускает остальные юниты и службы пользователей.

Определение: systemd — это менеджер системных служб, который управляет зависимостями и параллельным запуском. Это то место, где обычно «сидит» большая часть времени загрузки.

Время загрузки складывается из задержек на каждом из этих этапов, но львиную долю обычно дают системные службы и ожидания сети/устройств.

Как проверить время загрузки с помощью systemd-analyze

systemd-analyze — основной инструмент для анализа времени загрузки на современных дистрибутивах Linux.

Чтобы получить общее время загрузки и разбивку между ядром и пользователем, выполните:

systemd-analyze

Команда выведет общее время загрузки и отдельно укажет время kernel и userspace.

Чтобы увидеть, какие конкретно сервисы и сколько времени занимали, используйте:

systemd-analyze blame

Это выдаст список юнитов в порядке убывания времени запуска. Для анализа зависимостей удобно:

systemd-analyze critical-chain

Или сгенерировать визуализацию загрузки в SVG:

systemd-analyze plot > boot.svg

Для просмотра логов текущей загрузки и возможных ошибок используйте:

journalctl -b -u <имя_сервиса>

Что обычно влияет на время загрузки

Основные факторы замедления загрузки:

• Количество и порядок запускаемых служб. Чем их больше — тем дольше запуск.
• Блокирующие ожидания: долго инициализирующиеся драйверы, сетевые таймауты, монтирование NFS/SMB в fstab.
• Инициализация аппаратуры и прошивок (особенно старые устройства или внешние USB).
• Очистка/проверка файловых систем (fsck), особенно при некорректном завершении.
• Зависимости между юнитами, которые не позволяют параллелить запуск.
• Инициализация ключевых демонов (DHCP, LDAP, почтовые агенты и т. п.).

Важно понять, что некоторые задержки — естественны и необходимы. Наша задача — найти те, которые можно безопасно сократить.

Когда отключать сервисы опасно — важное замечание

Некоторые сервисы критически важны для функционирования системы (сетевые менеджеры, sshd на сервере, менеджер логов). Отключение таких юнитов может привести к потере доступа или нестабильности. Всегда проверяйте зависимости и назначение сервиса перед его отключением.

Пошаговое руководство: как безопасно ускорить загрузку (SOP)

Мини-методология (итеративный цикл):

1. Замерить базовую метрику (systemd-analyze).
2. Идентифицировать тяжёлые юниты (systemd-analyze blame).
3. Проанализировать зависимостями (critical-chain, journalctl).
4. Отключить/замаскировать ненужные службы.
5. Перезагрузить и измерить эффект.
6. Зафиксировать результат и откатить при проблемах.

Конкретные шаги и команды:

1. Посмотреть включённые сервисы:

systemctl list-unit-files --state=enabled

2. Проверить, какой сервис занимает много времени:

systemd-analyze blame | head -n 20

3. Если сервис не нужен на данной машине — отключить его:

sudo systemctl disable имя_сервиса.service

4. Если хотите полностью предотвратить запуск и любых зависимых попыток — замаскировать:

sudo systemctl mask имя_сервиса.service

5. Возврат к прежнему состоянию:

sudo systemctl unmask имя_сервиса.service
sudo systemctl enable имя_сервиса.service

Пример: если на локальной рабочей станции не нужен почтовый агент exim4, можно отключить его:

sudo systemctl disable exim4-base.service

Дальше перезагрузите и проверьте изменение времени.

Критерии приёмки: после изменений общее время userspace должно уменьшиться, а система — оставаться функциональной для ваших задач.

Альтернативные и дополнительные инструменты

• bootchart/bootchart2 — строит подробный профиль загрузки и использует диаграммы для анализа конкуренции за I/O.
• blktrace/iostat — помогают понять, не является ли узким местом дисковая подсистема.
• tune2fs / fsck настройки — для контроля частоты и поведения проверок диска.
• systemd-boot (как загрузчик) — альтернатива GRUB для UEFI-систем с более простым профилем.

Практические советы без смены оборудования

• Отключите ненужные автозапускаемые демоны и службы.
• Уберите из /etc/fstab сетевые ресурсы или пометьте их как noauto, чтобы не блокировать загрузку при недоступности сети.
• Используйте опции монтирования noatime для уменьшения записи метаданных (полезно для HDD/SSD при частом доступе).
• Для рабочих станций рассмотрите лёгкую DE/WM (например, Xfce, LXQt) или минимальную систему, если вы хотите быстрее стартовать в GUI.

Если же вы готовы к апгрейду железа, SSD обычно даёт заметный прирост при старте системы и запуске приложений. Но даже без SSD можно получить хорошие улучшения правильной конфигурацией сервисов.

Роли и чек-листы

Чек-лист для домашнего пользователя:

• Измерил текущее время загрузки (systemd-analyze).
• Отключил очевидно ненужные службы (почта, print, vpn при неиспользовании).
• Перезагрузил и проверил, что всё работает.

Чек-лист для администратора сервера:

• Идентифицировал сервисы, влияющие на время старта.
• Проверил зависимости и ручные точки монтирования.
• Настроил отложенный старт для сервисов, не критичных для ранней доступности.

Чек-лист для разработчика/CI-инженера:

• Автоматизировал сбор данных о загрузке в CI.
• Добавил тесты на регрессию времени старта после изменений в системе.
• Документировал все изменения и правила отката.

Тестовые сценарии и критерии приёмки

• Базовый тест: снять метрику времени загрузки до изменений и после — результат должен показывать уменьшение времени userspace или явное исчезновение проблемного юнита.
• Регрессионный тест: убедиться, что функциональность, зависящая от отключённых сервисов, либо не требуется, либо заменена корректно.
• Безопасность: отключение сервиса не должно приводить к открытию новых портов или потере логирования.

Решение: флоучарт для выбора подхода

flowchart TD
  A[Есть проблема со временем загрузки?] -->|Нет| B[Оставить как есть]
  A -->|Да| C[Измерить: systemd-analyze]
  C --> D{Много медленных сервисов?}
  D -->|Да| E[Отключать/маскировать ненужные сервисы]
  D -->|Нет| F{Узел: диск/память/фс}
  F -->|Диск| G[Проверить I/O, подумать о SSD]
  F -->|Сеть| H[Убрать блокирующие монтирования и таймауты]
  E --> I[Реинструментировать и повторить измерение]
  G --> I
  H --> I
  I --> J[Документировать и внедрить]

Короткий глоссарий (1 строка на термин)

• systemd-analyze — утилита для измерения и визуализации загрузки systemd.
• systemctl — инструмент для управления сервисами systemd (start/stop/enable/disable/mask).
• initramfs — временная корневая файловая система, используемая ядром до монтирования реальной корневой FS.

Риски и рекомендации по откату

• Риск: отключение критичного сервиса (ssh, network-manager на ноутбуке) приведёт к потере доступа. Рекомендация: перед отключением протестируйте локально или подготовьте план отката (ssh через консоль/IPMI).
• Риск: изменения в /etc/fstab могут сделать систему не загружаемой. Рекомендация: используйте опцию noauto для тестов и всегда сохраняйте резервную копию конфигурации.

Итог и краткий план действий

1. Измерьте текущее время загрузки: systemd-analyze.
2. Найдите медленные юниты: systemd-analyze blame.
3. Проанализируйте зависимости: critical-chain, journalctl.
4. Отключайте ненужные службы итеративно, проверяя систему.
5. Задокументируйте изменения и регулярно повторяйте замеры.

Короткое резюме: значительное улучшение без апгрейда железа часто достигается правильной конфигурацией systemd и исключением ненужных служб. Аппаратные улучшения (SSD) дают ещё больший эффект, но сначала измерьте и оптимизируйте программную часть.

Important: перед изменениями сделайте резервную копию важных конфигураций и убедитесь, что у вас есть способ доступа к машине при возникновении проблем.