用戶空間的啓動

init介紹

init是Linux上的一個用戶空間程序。和其他系統程序一樣，你可以在/sbin目錄下找到它。它主要負責啓動和終止系統中的基礎服務進程，但其較新的版本功能更多一些。

Linux系統中，init有以下三種主要的實現版本。

System V init：傳統的順序init（Sys V 讀做 sys-five）爲Red Hat Enterprise Linux和其他的Linux發行版使用
systemd：新出現的init，很多Linux發生版已經或者正在計劃轉向systemd。
Upstart：Ubuntu上的init，但是現在Ubuntu已經計劃轉向systemd

還有一些其他版本的init，特別是在嵌入式系統中。例如，Android就有它自己的init。BSD系統也有它們自己的init，不過在目前的Linux系統中很少見到了（一些Linux發行版通過修改System V init配置來遵循BSD樣式）。

因爲System V init和其他老版本的程序依賴於一個特定的啓動順序，每次只能執行一個啓動任務。這種方式中的依賴關係很簡單，然而性能卻不怎麼好，因爲啓動任務無法並行。另一個限制是你只能執行啓動順序規定的一系列服務。如果你安裝了新的硬件，或者需要啓動一個新的服務，該版本的init並不提供一個標準的方法。systemd和Upstart試圖解決性能方面的問題，爲了加快啓動速度，它們允許很多服務並行啓動。它們各自的實現差異很大。

systemd 是面向目標的，你定義一個你要實現的目標以及他的依賴條件，systemd負責滿足所有依賴條件以及執行目標。systemd還可以將該目標推遲到確實有必要的時候再啓動。
Upstart：完全不同，它能夠接受信息，根據接收到的信息來運行任務，並且產生更多消息，然後運行更多任務，以此類推。

systemd和Upstart init系統還爲啓動和跟蹤服務提供了更高級的功能。在傳統的init系統中，服務守護進程是通過腳本文件來啓動。一個腳本文件負責啓動一個守護程序，守護程序脫離腳本自己運行。你需要使用ps命令或其他定製方法來獲得守護程序的PID。Upstart和systemd則與此不同，它們可以從一開始就將守護程序納入管理，提供正在運行程序的更多信息和權限。

因爲新的init系統不是基於腳本文件，所以配置起來也相對簡單。System V init腳本包含很多相似的命令來啓動、停止和重啓服務，而在systemd和Upstart中沒有這麼多冗餘，這讓你更加專注於服務本身，而非腳本命令。

systemd和Upstart都提供一定程度的即時服務，而不是像System V init那樣在啓動時開啓所有需要的服務。它們根據實際需要開啓相應的服務。這並不是什麼新概念，傳統的inetd守護程序就有，只不過新的實現更爲完善

systemd和Upstart都對System V提供了向後兼容，如支持運行級別（runlevel）的概念。

System V 運行級別

在Linux系統中，有一組進程自始至終都在運行（如crond和udevd）。System V init中把這個狀態叫作系統的運行級別，使用數字 $0\sim 6$ 來表示。系統幾乎全程運行在單個運行級別中，但是當你關閉系統的時候，init就會切換到另一個運行級別，有序地終止系統服務，並且通知內核停止。

使用who -r命令來查看系統的運行級別。

[root@juechen ~]# who -r
         run-level 3  2020-05-17 15:54

結果顯示系統的當前運行級別是3，還有運行級別起始時間和日期。

運行級別有幾個作用，最主要的是區分系統的啓動、關閉、單用戶模式和控制檯模式等這些不同的狀態。

三個init版本都支持它，但systemd和Upstart將其視爲已經過時的特性。對它們來說，保留運行級別只是爲了啓動那些只支持System V init腳本的服務。

systemd

systemd init是Linux上新出現的init實現之一。除了負責常規的啓動過程，systemd還包含了一系列的Unix標準服務，如cron和inetd。

這個init的一個重要特性是：

它可以延遲一些服務和操作系統功能的開啓，直到需要它們時再開啓。

systemd啓動時的運行步驟:

systemd加載配置信息
systemd判定啓動目標，通常是default.target
systemd判定啓動目標的所有依賴關係
systemd激活依賴的組件並啓動目標
啓動之後，systemd開始響應系統消息。並激活其組件

單元和單元類型

systemd最有特色的地方是它不僅僅負責處理進程和服務，還可以掛載文件系統、監控網絡套接字和運行時系統等。這些功能我們稱之爲單元，它們的類別稱爲單元類型，開啓一個單元稱爲激活。

服務單元：控制Unix上的傳統服務守護進程。
掛載單元：控制文件系統的掛載
目標單元：控制其餘的單元，通常是通過將它們分組的方式。

默認的啓動目標通常是一個目標單元，它依賴並組織了一系列的服務和掛載單元。可以使用systemctl dot命令來創建一個依賴關係樹形圖

systemd中的依賴關係

啓動時和運行時的依賴關係實際比看上去複雜得多，因爲嚴格的依賴關係非常不靈活。 Unix的啓動任務容錯能力很強，一般的錯誤不會影響那些標準服務的啓動。爲了滿足靈活和容錯的要求，systemd提供了大量的依賴類型和形式。

基本類型有以下幾個：

Requires：表示不可缺少的依賴關係。如果一個單元有此類型的依賴關係，systemd會嘗試激活被依賴的單元，如果失敗，systemd會關閉被依賴的單元。
Wants：表示只用於激活的依賴關係。單元被激活時，它的Wants類型的依賴關係也會被systemd激活，但是systemd不關心激活成功與否。
Requisite：表示必須在激活單元前激活依賴關係。systemd會在激活單元前檢查其Requisite類型依賴關係的狀態。如果依賴關係還沒有被激活，單元的啓動也會失敗。
Conflicts：反向依賴關係。如果一個單元有Conflict類型的依賴關係，且它們已經被激活，systemd會自動關係它們。同時啓動兩個有反向依賴關係的單元會導致失敗。

Wants是一種很重要的依賴關係，它不會將啓動錯誤擴散給其他單元。systemd文檔鼓勵我們儘可能使用這種依賴關係。原因顯而易見：它讓系統容錯性更強，有點像傳統的init。

你還可以設定反向的依賴關係。例如，如果要將單元A設定爲單元B的Wants依賴，除了在單元B的配置中設置Wants依賴關係，你還可以在單元A的配置中設置反向依賴關係WantedBy。同樣的還有RequiredBy。設定反向依賴除了編輯配置文件外，還涉及其他的一些內容。

用systemctl命令來查看單元的依賴關係：

systemctl show -p type unit

默認情況下，systemd會在啓動單元的同時啓動其所有的Requires和Wants依賴組件。理想情況下，我們試圖儘可能多、儘可能快地啓動服務以縮短啓動時間。

你可以使用下面的依賴關鍵字來設定順序。

Before：當前單元會在Before會列出的單元之前啓動。例如，如果Before=bar.target出現在foo.target中，systemd會先啓動foo.target，然後是bar.target
After：當前單元在After中列出的單元之後啓動。

如果單元中的依賴條件爲false，單元不會被啓動，不過依賴條件只對其所在的單元有效。如果你啓動的單元中包含依賴條件和其他依賴關係，無論依賴條件爲true還是false，systemd都會啓動依賴關係。

systemd配置

systemd配置文件分散在系統的很多目錄中，不止一處。但主要是分佈在兩個地方：系統單元目錄（全局配置，一般是/usr/lib/systemd/system）和系統配置目錄（局部配置，一般是/etc/systemd/system）。

記住這個原則即可：不要更改系統單元目錄，因爲它由系統來維護。可以在系統配置目錄中保存你的自定義設置。在選擇更改/usr還是更改/etc時，永遠選擇/etc。

查看當前的systemd配置的搜索路徑

systemctl -p UnitPath show

你可以使用以下命令來查看系統單元和配置目錄：

pkg-config systemd –-variable=systemdsystemunitdir
pkg-config systemd --variable=systemdsystemconfdir

單元文件

單元文件是由XDG桌麪條目規範（XDG Desktop Entry Specification，.desktop文件，類似Windows中的.ini文件）演變而來，[]中的是區塊名稱，每個區塊包含變量和變量值。

看Fedora系統中/usr/lib/systemd/system目錄下的media.mount單元文件

[Unit]
Description=Media Directory
Before=local-fs.target
[Mount]
What=tmpfs
Where=/media
Type=tmpfs
Options=mode=755,nosuid,nodev,noexec

上面有兩個區塊，

區塊[Unit]包含單元信息和依賴信息，該單元被設定爲在local-fs.target單元之前啓動。

區塊[Mount]表示該單元一個掛載單元，包含掛載點信息、文件系統類型和掛載選項

What=變量定義了掛載的設備或者設備的UUID

[Unit]
Description=OpenSSH server daemon
After=syslog.target network.target auditd.service
[Service]
EnvironmentFile=/etc/sysconfig/sshd
ExecStartPre=/usr/sbin/sshd-keygen
ExecStart=/usr/sbin/sshd -D $OPTIONS
ExecReload=/bin/kill -HUP $MAINPID
[Install]
WantedBy=multi-user.target

這是一個服務目標，詳細信息在[Service]區塊中，包括服務如何準備就緒、如何啓動和重新啓動。

開啓單元和[Install]區塊

sshd.service單元文件中的[Install]區塊很重要，因爲它告訴我們怎樣使用systemd的WantedBy和RequiredBy依賴關係。它能夠開啓單元，同時不需要任何對配置文件的更改。正常情況下systemd會忽略[Install]部分。然而在某種情況下，系統中的sshd.service被關閉，你需要開啓它。你開啓一個單元的時候，systemd讀取[Install]區塊。這時，開啓sshd.service單元就需要systemd去查看multi-user.target的WantedBy依賴關係。相應地，systemd在系統配置目錄中創建一個符號鏈接來指向sshd.service。

ln -s '/usr/lib/systemd/system/sshd.service' '/etc/systemd/system/multi-user.target.wants/sshd.service'

注意，該符號鏈接創建於被依賴的單元所對應的子目錄中（multi-user.target的子目錄）。

[Install]區塊通常對應系統配置目錄（/etc/sytemd/system）中的.wants和.requires目錄。不在單元配置目錄（/usr/lib/systemd/system）中也有.wants目錄，你可以在單元文件中創建無關[Install]區塊的符號鏈接。這種方法讓你可以不用更改單元文件就能夠加入依賴關係，因爲單元文件有可能被系統更新覆蓋。

開啓（enable）單元和激活（activate）單元不同。開啓單元是指你將其安裝到systemd配置中，做一些在重啓後會保留的非永久的更改。不過你並非總是需要明確地開啓單元。

變量和說明符

sshd.service單元文件還包含了一些變量，如systemd傳遞過來的$OPTIONS和$MAINPID環境變量。當你使用systemctl激活單元時，可以用$OPTIONS變量爲sshd設定選項。$MAINPID是被追蹤的服務進程。

說明符（specifier）是單元文件中另一種類型變量的機制，前綴爲%。例如%n代表當前單元的名稱，%H代表當前主機名。

systemd操作

我們主要通過systemctl命令與systemd進行諸如激活服務、關閉服務、顯示狀態、重新加載配置等的交互操作。

最基本的命令主要用於獲取單元信息。例如，使用list-units命令來顯示系統中所有激活的單元（實際上這是systemctl的默認命令，你不需要指定list-units部分）：

systemctl list-units

輸出的結果是典型的Unix列表形式，如下所示：

UNIT	LOAD	ACTIVE	SUB	DESCRIPTION
mysqld.service	loaded	active	running	MySQL 8.0 database server

該命令的輸出有很多信息，因爲系統中有大量的激活單元。由於systemctl會將長單元名截短，可以使用--full選項來查看完整的單元名。使用--all選項查看所有單元（包括未激活的）。

另一個很有用的systemctl操作是獲得單元的狀態信息。下例是典型的狀態命令和輸出結果

[root@juechen ~]# systemctl status mysqld.service
● mysqld.service - MySQL 8.0 database server
   Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/mysqld.service; enabled; vendor preset: disabled)
   Active: active (running) since Sun 2020-05-17 15:54:44 CST; 6 days ago
 Main PID: 1024 (mysqld)
   Status: "Server is operational"
    Tasks: 39 (limit: 11516)
   Memory: 474.0M
   CGroup: /system.slice/mysqld.service
           └─1024 /usr/libexec/mysqld --basedir=/usr

May 17 15:54:36 juechen systemd[1]: Starting MySQL 8.0 database server...
May 17 15:54:37 juechen mysql-check-socket[911]: Socket file /var/lib/mysql/mysql.sock exists.
May 17 15:54:37 juechen mysql-check-socket[911]: No process is using /var/lib/mysql/mysql.sock, which means it is a garbage, so it will be removed automatically.
May 17 15:54:44 juechen systemd[1]: Started MySQL 8.0 database server.

你可以使用systemd start、stop和restart命令來激活、關閉和重啓單元。但如果你更改了單元配置文件，你可以使用以下兩種方法讓systemd重新加載文件。

systemctl reload unit：只重新加載unit單元的配置。
systemctl daemon-reload：重新加載所有的單元配置。

在systemd中，我們將激活、關閉和重啓單元稱爲任務（job），它們本質上是對單元狀態的變更。你可以用以下命令來查看系統中的當前任務：

systemctl list-jobs

如果已經運行了一段時間，系統中可能已經沒有任何激活的任務，因爲所有激活工作應該已經完成。然而，在系統啓動時，如果你很快登錄系統，你可以看到一些單元正在慢慢被激活，如下所示：

JOB	UNIT	TYPE	STATE
1	graphical.target	start	waiting
2	multi-user.target	start	waiting
71	systemd-…nlevel.service	start	waiting
75	sm-client.service	start	waiting
76	sendmail.service	start	running
120	systemd-…ead-done.timer	start	waiting

在systemd中添加單元

在systemd中添加單元涉及創建和激活單元文件，有時候還需要開啓單元文件。將單元文件放入系統配置目錄/etc/systemd/system，這樣你就不會將它們與系統自帶的配置混淆起來，它們也不會被系統更新覆蓋了。

我們來創建兩個目標，其中一個依賴於另一個。

創建一個名爲test1.target的單元

[Unit]
Description=test 1

創建test2.target，其依賴於test1.target：

[Unit]
Description=test 2
Wants=test1.target

激活test2.target單元（test1.target作爲依賴關係也會被激活）

systemctl start test2.target

驗證兩個單元都被激活：

systemctl status test1.target test2.target

刪除單元

使用下面的步驟刪除單元

必要時關閉單元

systemctl stop unit

如果單元中包含[Install]區塊，則通過關閉單元來刪除依賴的符號鏈接：

systemctl disable unit

這個時候就可以刪除單元文件了

systemd 進程跟蹤和同步

對於啓動的進程，systemd需要掌握大量的信息和控制權。最大的問題是啓動一個服務的方式有多種。這樣導致的後果是，可能會叉分（fork）出許多新實例，甚至還可能會將其作爲守護進程並且同原始進程脫離開。

systemd引進了控制組，它是Linux內核的一個可選特性，爲的是提供更好的進程跟蹤。

啓動行爲有以下兩種：

Type=simple：服務進程不能叉分。
Type=forking：systemd希望原始的服務進程在叉分後終止，原始進程終止時，systemd視其爲服務準備就緒。

Type=simple選項並不負責服務花多長時間啓動，systemd也不知道何時啓動該服務的依賴關係。解決這個問題的一個辦法是使用延時啓動。不過我們可以使用Type來讓服務就緒時通知systemd。

Type=notify：服務在就緒時向systemd發送通知（使用sd_notifiy()函數）。
Type=dbus：服務在就緒時向D-Bus（Desktop Bus）註冊自己

另外還有一個服務啓動類型是Type=oneshot，其中服務進程在完成任務後會徹底終止。

最後還有一個類型Type=idle，意思是在當前沒有任何激活任務的情況下，systemd纔會激活該服務。這個類型主要是用於等其他服務都啓動完成後，再啓動制定的服務，這樣可以減輕系統負載，還可以避免服務啓動過程之間的交叉。

systemd的按需和資源並行啓動

systemd的一個最主要的特性是它可以延遲啓動單元，直到它們真正被需要爲止。

爲系統服務創建一個systemd單元（單元A）
標識出單元A需要爲其服務提供的系統資源，如網絡端口、網絡套接字或者設備。
創建另一個systemd單元（單元R）來表示該資源，它有特殊的單元類型。

其運行步驟如下所示：

單元R激活的時候，systemd對其資源進行監控。
systemd將阻止所有對該資源的訪問，對該資源的輸入會被緩衝
systemd激活單元A
當單元A啓動的服務就緒時，其獲得對資源的控制，讀取緩衝的輸入，然後正常運行。

使用輔助的單元優化啓動

systemd在激活單元時通常會試圖簡化依賴關係和縮短啓動時間。這類似於按需啓動，其中輔
助單元代表服務單元所需的資源，不同的地方是systemd在激活輔助單元之後立即啓動服務單元。

systemd的System V兼容性

systemd中有一個特性讓其有別於其他的新一代init系統，就是對於System V兼容init腳本啓動的服務，systemd會盡量完全地進行監控。它的工作流程如下所示。

systemd首先激活runlevel.target，其中N是運行級別。
systemd爲/etc/rc.d中的每一個符號鏈接在/etc/init.d中標識出對應腳本。
systemd將腳本名和服務單元關聯起來（例如：/etc/init.d/foo對應foo.service）
systemd根據rc.d中的名稱，激活服務單元，使用參數start或者stop運行腳本。
systemd嘗試關聯腳本進程和服務單元。

由於systemd根據服務單元來建立關聯，你可以使用systemctl來重啓服務和查看其狀態。不過System V兼容模式仍然按順序執行init腳本

systemd輔助程序

使用systemd的時候，你可能會注意到/lib/systemd目錄中有大量的程序，它們主要是單元的支持程序

例如，作爲systemd的一個組成部分，udevd對應的程序文件是systemd-udevd。此外，程序文件systemd-fsck是作爲systemd和fsck的“中間人”而存在。

這些程序很多都有標準系統工具程序所不具備的消息通知機制。它們通常運行標準系統工具程序，然後將執行結果通知給systemd。

System V init

Linux上的System V init實現要追溯到Linux的早期版本，它根本目的是爲了爲系統提供合理的啓動順序，支持不同的運行級別。雖然現在System V已經不太常見，不過在Red Hat EnterpriseLinux和一些路由器和電話的Linux嵌入系統中還是能夠看到System V init。

典型的System V init安裝包含兩個主要組件：一個核心配置文件和一組啓動腳本以及符號鏈接集。配置文件/etc/inittab是核心。如果你係統中有System V init的話，你可以從中看到如下內容：

id:5:initdefault:

這表示運行級別默認爲5。

inittab中的內容都有如下格式，四列內容使用分號隔開，分別是：

唯一標識符（一串短字符，本例中爲id）
運行級別值（一個或多個）
init執行的操作（本例中是將運行級別設置爲5）
執行的命令（可選項）

下面一行內容告訴我們命令如何運行：

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

這行內容很重要，它觸發大部分的系統配置和服務。wait操作決定System V init何時和怎樣運行命令。進入運行級別5時運行一次/etc/rc.d/rc 5，然後一直等待命令執行完畢。rc 5命令運行/etc/rc5.d中所有以數字開頭的命令（按數字的順序）。

respawn
respawn讓init在其後的命令結束執行後，再次運行。在inittab文件中你有可能會看到以下內容

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1

getty程序提供登錄提示符。上面的命令是針對第一個虛擬控制檯（/dev/tty1）的，當你按ALT-F1或者CTRL-ALT-F1時能夠看到（參考3.4.4節）。respawn在你退出系統後重新顯示登錄提示符。

ctrlaltdel

ctrlaltdel是控制當你在虛擬控制檯中按CTRL-ALT-DEL鍵時系統採取的操作。在大部分系統中，這是重啓命令，它執行shutdown命令。

sysinit

sysinit是init在啓動過程中，且在進入運行級別之前執行的第一個操作。

System V init啓動命令順序

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

它只是一行簡單的指令，但實際觸發了很多其他程序。rc是運行命令（run command）的簡寫，我們會在許多腳本、程序和服務中使用到它。那麼運行的命令在哪裏呢？

該行中的5代表運行級別5。運行的命令多半是在/etc/rc.d/rc5.d或者/etc/rc5.d中。（運行級別1使用rc1.d，運行級別2使用rc2.d，以此類推。）你可能會在rc5.d目錄下找到以下內容：

S10sysklogd S20ppp S99gpm
S12kerneld S25netstd_nfs S99httpd
S15netstd_init S30netstd_misc S99rmnologin
S18netbase S45pcmcia S99sshd
S20acct S89atd
S20logoutd S89cron

rc 5命令通過執行下面的命令來運行rc5.d目錄下的程序：

S10sysklogd start
S12kerneld start
S15netstd_init start
S18netbase start
--snip--
S99sshd start

請注意每一行中的start參數。命令名中的大寫S表示命令應該在start模式中運行，數字 $00\sim 99$ 決定了rc啓動命令的順序。rc*.d命令通常是命令行腳本，用來啓動/sbin或者/usr/sbin中的程序。

System V init 鏈接池

rc*.d目錄實際上包含的是符號鏈接，指向init.d目錄中的文件。如果想運行、添加、刪除或者更改rc*.d目錄中的服務，你需要了解這些符號鏈接。

lrwxrwxrwx . . . S10sysklogd -> ../init.d/sysklogd
lrwxrwxrwx . . . S12kerneld -> ../init.d/kerneld
lrwxrwxrwx . . . S15netstd_init -> ../init.d/netstd_init
lrwxrwxrwx . . . S18netbase -> ../init.d/netbase
--snip--
lrwxrwxrwx . . . S99httpd -> ../init.d/httpd
--snip--

子目錄中所包含的大量符號鏈接，我們稱之爲鏈接池（Link Farm）。有了這些鏈接，Linux可以對不同的運行級別使用相同的啓動腳本。雖然不需要嚴格遵循，但這種方法確實更簡潔。

啓動和停止服務

如果要手動啓動和停止服務，可以使用init.d目錄中的腳本。比如我們可以運行init.d/httpd start來啓動httpd Web服務。類似地，使用stop參數（如httpd stop）來關閉服務。

更改啓動順序

在System V init中更改啓動順序是通過更改鏈接池來完成的。最常見的更改是禁止init.d目錄中的某個命令在某個特定的運行級別中運行。在進行此操作時需謹慎。因爲假如你刪除了某個rc*.d目錄中的一個符號鏈接，將來你想恢復它的時候，你可能已經忘記了它的鏈接名。所以一個比較好的辦法是在鏈接名前加下劃線（_），如

mv S99httpd _S99httpd

這一指令使得rc忽略_S99httpd，因爲文件名不以S或K開頭，同時又保留了原始的鏈接名。

如果要添加服務，我們可以在init.d目錄中創建一個腳本文件，然後在相應的rc*.d目錄中創建指向它的符號鏈接。最簡單的辦法是在init.d目錄中複製和修改你熟悉的腳本。

在添加服務的時候，需要爲其設置適當的啓動順序。如果服務啓動過早，可能會導致失敗，因爲它依賴的其他服務可能還沒有就緒。對於那些不重要的服務，大多數系統管理員會爲它們設置90以後的序號，以便讓系統服務首先啓動。

run-parts

run-parts默認運行目錄中的所有可執行程序，也有可選項用來指定執行或忽略某些特定程序。

System V init 控制

你可以使用telinit來操縱System V init

telinit 3

切換到運行級別3。運行級別切換時，init會試圖終止所有新運行級別的inittab文件中沒有包括的進程，所以需要
小心操作。

關閉系統

init控制系統的啓動和關閉。關閉系統的命令在所有init版本中都是一樣的。關閉Linux系統最好的方式是使用shutdown命令。

shutdown命令有兩種使用方法，一是使用-h可選項關閉系統，並且使其一直保持關閉狀態。下面的命令能夠立即關閉系統：

shutdown -h now

下面的命令在10分鐘後重啓系統

shutdown -r +10

關閉過程大致如下所示：

init通知所有進程安全關閉
如果某個進行沒有及時響應，init會先用TERM信號嘗試終止它。
如果TERM信號無效，init會使用kill信號。
鎖定系統文件，並且進行其他關閉準備工作。
系統卸載root以外的所有文件系統。
系統以只讀模式重新掛載root文件系統
系統將所有緩衝區的數據通過sync程序寫到文件系統。
最後一步是使用reboot(2)系統調用通知內核重啓或者停止。這一步驟是由init或者其他輔助程序如reboot、halt或者poweroff來完成。

initramfs

Linux啓動過程很簡單。但是其中的一個組件是initramfs，或稱爲初始RAM文件系統。可以把它看作是一個用戶空間的楔子，在用戶空間啓動前出現。

Linux內核從磁盤讀取數據時不直接與BIOS和EFI接口通信。爲了掛載root文件系統，它需要底層的驅動程序支持。如果root文件系統存放在一個連接到第三方控制器的磁盤陣列（RAID）上，內核首先就需要這個控制器的驅動程序。因爲存儲控制器的驅動程序種類繁多，內核不可能把它們都包含進來，所以很多驅動程序都以可加載模塊的方式出現。可加載模塊是以文件形式來存放，如果內核一開始沒有掛載文件系統的話，它就無法加載需要的這些驅動模塊了。

解決的辦法是將一小部分內核驅動模塊和工具打包爲一個文檔。引導裝載程序在內核運行前將該文檔載入內存。內核在啓動時將文檔內容讀入一個臨時的initramfs，然後掛載到/上，將用戶模式切換給initramfs上的init，然後使用initramfs中的工具讓內核加載root文件系統需要的驅動模塊。最後，這些工具掛載真正的root文件系統，啓動真正的init。

initramfs的一個始終未變的特性是你可以在不需要時跳過它。也就是說，如果內核已經有了所有它需要的用來掛載根文件系統的驅動程序，你就可以在你的引導裝載程序配置中跳過initramfs。跳過該過程能夠縮短幾秒鐘的啓動時間。你可以自己嘗試在GRUB菜單編輯器中刪除initrd行。（最好不要使用GRUB配置文件來做實驗，一旦出錯很難恢復。）目前來說，initramfs還是需要的，因爲大多數的Linux內核並不包含諸如通過UUID掛載這些特性。

創建initramfs的過程很複雜，不過通常我們不需要自己動手。有很多工具可以供我們使用，Linux系統中通常都會自帶，如dracut和mkinitramfs是最爲常用的兩個。

緊急啓動和單用戶模式

當系統出現問題時，首先採取的措施通常是使用系統安裝映像來啓動系統，或者使用SystemRescueCd這樣可以保存到移動存儲設備上的恢復映像。系統修復的任務大致包括以下幾方面：

系統崩潰後，檢查文件系統
重置系統管理員密碼
修復關鍵的系統文件，如/etc/fstab和/etc/passwd
系統崩潰後，藉助備份數據恢復系統

除上述措施外，快速啓動的另一個可選途徑是啓用單用戶模式。它將系統啓動到root命令行，而不是完整啓動所有的服務。

在System V init中，運行級別1通常是單用戶模式。你也可以在引導裝載程序中使用-s參數來進入此模式，只不過可能需要輸入root密碼。

單用戶模式的最大問題是它提供的服務有限，如網絡、圖形界面和終端通常都不可用。所以我們在系統恢復時通常優先考慮系統安裝映像。

Linux——用戶空間的啓動