Linux /sbin/init 深度解析：从 SysVinit 到 systemd 的系统初始化基石

目录#

1. 什么是 /sbin/init？——PID 1 的特殊地位
2. 历史演进：从 SysVinit 到 systemd 的迭代
3. 深入工作流程：/sbin/init 如何启动系统？
4. 配置实战：SysVinit 与 systemd 的差异
5. 常用命令：兼容性与现代实践
6. 最佳实践：避免踩坑的核心原则
7. 故障排查：从启动失败到服务异常
8. 迁移指南：从 SysVinit 到 systemd 的平滑过渡
9. 结论
10. 参考资料

1. 什么是 /sbin/init？——PID 1 的特殊地位#

/sbin/init 是 Linux 系统中 唯一的 PID 1 进程，其特殊地位体现在两个核心点：

• 进程树的根：所有用户空间进程均由 init 直接或间接 fork（创建）而来。若 init 意外终止，内核会触发 系统panic（崩溃），因为没有进程能接管孤儿进程。
• 系统生命周期管理者：负责系统的启动（初始化服务）、运行（维护进程状态）、 shutdown（有序终止服务）。

1.1 /sbin/init 的位置与符号链接#

在现代 Linux 系统（如 RHEL 7+/Ubuntu 16.04+）中，/sbin/init 通常是 符号链接，指向 systemd 的主程序：

$ ls -l /sbin/init
lrwxrwxrwx. 1 root root 22 10月 10 2023 /sbin/init -> /lib/systemd/systemd

而在传统 SysVinit 系统中，/sbin/init 是独立的可执行文件（如 CentOS 6 中的 /sbin/init）。

1.2 PID 1 的关键职责#

1. ** orphan 进程回收**：领养所有父进程已终止的「孤儿进程」，避免进程表溢出。
2. 系统状态切换：根据配置进入不同的「运行级别」（SysVinit）或「目标状态」（systemd）。
3. 服务管理：启动/停止系统服务（如 sshd、httpd），并维护其运行状态。

2. 历史演进：从 SysVinit 到 systemd 的迭代#

/sbin/init 的实现经历了三次重大迭代，核心驱动力是 解决传统系统的性能与灵活性瓶颈：

2.1 传统 SysVinit：运行级别与脚本#

SysVinit 是最经典的 init 系统，其核心是 /etc/inittab 配置文件和 /etc/rc.d 下的启动脚本。

核心概念：运行级别（Runlevel）#

运行级别定义了系统的状态，共 7 个级别：

• 0：关机（halt）
• 1：单用户模式（single-user，用于维护）
• 2：多用户模式（无网络）
• 3：多用户模式（有网络，无图形）
• 4：预留（未使用）
• 5：图形化多用户模式
• 6：重启（reboot）

启动流程（SysVinit）#

1. 内核执行 /sbin/init。
2. init 读取 /etc/inittab，获取默认运行级别（如 id:5:initdefault:）。
3. 执行 /etc/rc.d/rc.sysinit：初始化硬件、挂载文件系统、设置主机名。
4. 执行 /etc/rc.d/rc $runlevel：运行对应级别下的启动脚本（如 rc3.d 下的 S 开头脚本）。
5. 启动 getty 进程，提供登录终端。

2.2 现代 systemd：单元文件与目标状态#

systemd 是当前主流 Linux 发行版（RHEL 7+/Ubuntu 16.04+/Debian 8+）的默认 init 系统，其核心是 单元文件（unit file）和 目标状态（target）。

核心概念：目标状态（Target）#

Target 是一组相关单元的集合，定义了系统的「最终状态」，替代了传统的运行级别：

• multi-user.target：对应运行级别 3（多用户、网络、无图形）
• graphical.target：对应运行级别 5（图形化）
• rescue.target：救援模式（挂载文件系统，启动基础服务）
• emergency.target：紧急模式（只读根文件系统，仅 shell）

启动流程（systemd）#

1. 内核执行 /sbin/init（即 /lib/systemd/systemd）。
2. systemd 读取 /etc/systemd/system/default.target（默认目标）。
3. 并行启动目标的依赖单元（如 sysinit.target 初始化系统、basic.target 启动基础服务）。
4. 启动 [email protected]：为每个终端提供登录服务。
5. 进入默认目标状态，完成启动。

3. 深入工作流程：/sbin/init 如何启动系统？#

无论使用 SysVinit 还是 systemd，/sbin/init 的启动流程都遵循「内核 → initramfs → init → 系统」的路径。下面以 systemd 为例，拆解完整流程：

3.1 前置步骤：内核与 initramfs#

在 /sbin/init 执行前，内核已完成以下操作：

1. 硬件初始化：检测 CPU、内存、磁盘等硬件。
2. 加载 initramfs：将 initramfs（临时文件系统）挂载为根，加载磁盘驱动。
3. 挂载真实根：使用 initramfs 中的工具，将真实根文件系统（/）挂载为只读。
4. 执行 init：内核调用 execve("/sbin/init", ...)，切换到用户空间。

3.2 systemd 的启动细节#

systemd 启动时，会优先处理以下关键单元：

• sysinit.target：依赖 systemd-fsck.service（磁盘检查）、systemd-mount.service（挂载文件系统）等，完成系统初始化。
• basic.target：依赖 systemd-logind.service（用户登录）、dbus.service（消息总线）等，启动基础服务。
• multi-user.target：依赖 sshd.service、httpd.service 等，启动网络服务。

4. 配置实战：SysVinit 与 systemd 的差异#

4.1 SysVinit 配置：/etc/inittab 与启动脚本#

示例1：修改默认运行级别#

编辑 /etc/inittab，将默认级别从 5（图形）改为 3（命令行）：

# 原配置
id:5:initdefault:
# 修改后
id:3:initdefault:

示例2：添加自启动脚本#

将自定义脚本 my-service.sh 加入运行级别 3：

1. 复制脚本到 /etc/rc.d/init.d/：

   cp my-service.sh /etc/rc.d/init.d/

2. 为脚本添加 LSB 头（供 chkconfig 使用）：

   #!/bin/bash
   # chkconfig: 345 90 10
   # description: My Custom Service

3. 添加到运行级别：

   chkconfig --add my-service
   chkconfig my-service on

4.2 systemd 配置：单元文件与目标#

示例1：创建自定义服务单元#

编写 /etc/systemd/system/my-service.service（管理 my-service.sh）：

[Unit]
Description=My Custom Service
After=network.target  # 依赖网络服务启动
 
[Service]
Type=simple           # 简单服务（前台运行）
ExecStart=/usr/local/bin/my-service.sh
Restart=on-failure    # 失败时自动重启
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target  # 开机启动时依赖 multi-user.target

示例2：修改默认目标#

将默认目标从图形化改为多用户：

# 删除原有默认目标
rm /etc/systemd/system/default.target
# 创建新的符号链接
ln -s /usr/lib/systemd/system/multi-user.target /etc/systemd/system/default.target
# 刷新配置
systemctl daemon-reload

5. 常用命令：兼容性与现代实践#

systemd 保留了对 SysVinit 命令的兼容性，但推荐使用原生 systemctl 命令以避免歧义。

5.1 运行级别/目标切换#

5.2 服务管理#

5.3 状态查询#

6. 最佳实践：避免踩坑的核心原则#

6.1 SysVinit 最佳实践#

1. 保持脚本幂等性：启动脚本应支持多次执行（如 start 命令重复执行不报错）。
2. 使用 LSB 头：为脚本添加 chkconfig 和 description 注释，确保 chkconfig 正确识别。
3. 测试运行级别：修改默认运行级别前，先通过 init $runlevel 测试，避免无法启动。

6.2 systemd 最佳实践#

1. 不直接修改单元文件：使用 systemctl edit httpd 生成 drop-in 文件（/etc/systemd/system/httpd.service.d/override.conf），避免包升级覆盖。
2. 优先使用 enable 而非 symlink：systemctl enable 会自动创建符号链接，无需手动操作。
3. 使用 journalctl 查看日志：journalctl -xb 可查看启动过程的完整日志，替代传统的 /var/log/boot.log。
4. 避免过度并行：通过 After= 和 Requires= 明确服务依赖，防止并行启动导致的 race condition。

6.3 通用原则#

• 不修改 /sbin/init：现代系统中 /sbin/init 是符号链接，直接修改会导致系统崩溃。
• 备份关键配置：修改 /etc/inittab 或 default.target 前，先备份（如 cp /etc/inittab /etc/inittab.bak）。

7. 故障排查：从启动失败到服务异常#

7.1 常见故障场景与解决#

场景1：系统无法启动，提示「Kernel panic - not syncing: Attempted to kill init!」#

原因：内核无法找到 /sbin/init（如根文件系统挂载失败、initramfs 损坏）。
解决：

1. 进入救援模式（在 GRUB 菜单按 e，添加 rd.break 到内核参数）。
2. 检查根文件系统挂载：mount /dev/sda1 /sysroot（假设 /dev/sda1 是根分区）。
3. 重新生成 initramfs：dracut -f /boot/initramfs-$(uname -r).img $(uname -r)。

场景2：启动后进入命令行，无法进入图形模式#

原因：默认目标错误或图形服务故障。
解决（systemd）：

1. 查看默认目标：systemctl get-default（若显示 multi-user.target，则需切换）。
2. 切换到图形目标：systemctl isolate graphical.target。
3. 检查图形服务状态：systemctl status gdm（若失败，查看日志：journalctl -u gdm）。

场景3：服务启动失败（如 httpd 无法启动）#

解决（systemd）：

1. 查看服务状态：systemctl status httpd -l（-l 显示完整日志）。
2. 查看启动日志：journalctl -u httpd --since "10min ago"。
3. 测试配置文件：httpd -t（检查 Apache 配置语法）。

7.2 救援模式与紧急模式#

当系统无法正常启动时，可通过以下方式进入维护模式：

• 救援模式：GRUB 菜单添加 systemd.unit=rescue.target，挂载文件系统并启动基础服务。
• 紧急模式：GRUB 菜单添加 systemd.unit=emergency.target，只读挂载根文件系统，仅提供 shell。

8. 迁移指南：从 SysVinit 到 systemd#

若你仍在使用 SysVinit（如 CentOS 6），迁移到 systemd（CentOS 7+）需注意以下步骤：

8.1 步骤1：识别现有服务#

列出所有 SysVinit 服务：

chkconfig --list

8.2 步骤2：转换 init 脚本为单元文件#

systemd 提供 systemd-sysv-generator 工具，可自动生成单元文件（位于 /run/systemd/generator.late/）。但建议手动编写单元文件以获得更好的控制，例如：

SysVinit 脚本（/etc/rc.d/init.d/my-service）：

#!/bin/bash
# chkconfig: 345 90 10
# description: My Custom Service
 
start() {
    /usr/local/bin/my-service.sh &
}
 
stop() {
    kill $(pgrep my-service.sh)
}
 
case "$1" in
    start) start ;;
    stop) stop ;;
    restart) stop; start ;;
    *) echo "Usage: $0 {start|stop|restart}" ;;
esac

转换后的 systemd 单元文件（/etc/systemd/system/my-service.service）：

[Unit]
Description=My Custom Service
After=network.target
 
[Service]
Type=forking
ExecStart=/etc/rc.d/init.d/my-service start
ExecStop=/etc/rc.d/init.d/my-service stop
ExecReload=/etc/rc.d/init.d/my-service restart
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

8.3 步骤3：测试与验证#

1. 重新加载配置：systemctl daemon-reload。
2. 启动服务：systemctl start my-service。
3. 检查状态：systemctl status my-service。
4. 设置开机自启：systemctl enable my-service。

9. 结论#

/sbin/init 是 Linux 系统的「心脏」，其演变反映了操作系统对 性能、灵活性、可维护性 的追求。从 SysVinit 的串行脚本到 systemd 的并行单元，/sbin/init 的核心职责从未改变——为用户提供一个稳定、可用的系统环境。

对于系统管理员而言，掌握 /sbin/init 的工作原理，不仅能快速排查故障，更能理解现代 Linux 系统的设计哲学。无论是维护 legacy 系统还是迁移到 systemd，/sbin/init 始终是绕不开的核心知识点。

10. 参考资料#

1. systemd 官方文档：
   • man 1 init：/sbin/init 的 man 页。
   • man 7 systemd：systemd 核心概念。
   • systemd.unit 手册
2. SysVinit 文档：
   • man 5 inittab：/etc/inittab 的配置说明。
   • man 8 chkconfig：chkconfig 命令的使用。
3. 发行版指南：
   • Red Hat Enterprise Linux 8 启动与关闭
   • Ubuntu systemd 指南
4. 书籍：
   • 《Linux 系统管理技术手册》（第5版）：第 5 章「启动系统」。
   • 《systemd 权威指南》：深入解析 systemd 的设计与实践。