在系统启动过程中要涉及多个不同的组件。 按下电源按钮后, 首先BIOS/UEFI做最基本的硬件自检与初始化, 然后加载预设/手动选择的磁盘/网络上的引导加载器(例如GRUB2), 引导加载器进一步从磁盘/网络上加载操作系统内核(例如Linux)。 对于Linux来说, 内核将会(可选的)解压一个initrd(initial RAM disk)镜像(可以用 dracut(8) 之类的工具生成),并执行由"rdinit="内核引导选项指定的init程序(例如 systemd(1)) 以寻找并挂载根文件系统。 完成根文件系统的挂载之后,内核启动由"init="内核引导选项指定的init程序(例如 systemd(1)) 以接管系统的控制权。 该init程序将会负责 检测所有其他的硬件设备、挂载必要的文件系统、启动所有必要的服务,等等。
关机时, init程序将会停止所有服务、 卸载所有文件系统、 (可选的)返回initrd环境卸载根文件系统, 最后关闭电源。
常规启动流程
当成功挂载了"root="内核引导选项指定的根文件系统之后,内核将启动由"init=“内核引导选项指定的init程序, 从这个时间点开始,即进入了"常规启动流程”: 检测硬件设备并加载驱动、挂载必要的文件系统、启动所有必要的服务,等等。对于 systemd(1) 系统来说,上述"init程序"就是 systemd 进程, 而整个"常规启动流程"也以几个特殊的 target 单元(详见 systemd.target(5)) 作为节点,被划分为几个阶段性步骤。 在每个阶段性步骤内部,任务是高度并行的, 所以无法准确预测同一阶段内单元的先后顺序, 但是不同阶段之间的先后顺序总是固定的。
图中的箭头表示了单元之间的依赖关系与先后顺序, 整个图表按照自上而下的时间顺序执行。
initrd(Initial RAM Disk) 启动流程
在initrd内部, 也可以将 systemd 用作 init程序(由"rdinit="内核引导选项指定)。
此时 initrd.target 将是默认目标。 initrd内部启动流程的上半部分与前一小节 basic.target 之前的部分完全相同。 随后的启动流程将以 initrd.target 为目标(如下图所示)。 在挂载任何文件系统之前(也就是在启动 local-fs-pre.target 之前), systemd-hibernate-resume@.service 将会首先完成启动, 以检查系统是要从先前的休眠状态中恢复, 还是要执行常规的启动流程。 在检查完成之前,将不会挂载任何文件系统。 当根文件系统设备可用时,将到达 initd-root-device.target 目标。 如果成功的将根文件系统挂载到 /sysroot 目录,那么 sysroot.mount 单元将被启动,然后进一步到达 initrd-root-fs.target 目标。 initrd-parse-etc.service 将会分析 /sysroot/etc/fstab 文件以挂载 /usr (若需要) 与带有 x-initrd.mount 标记的挂载点。 所有这些挂载点都将被挂载到 /sysroot 之下,然后流程到达 initrd-fs.target 目标。再接下来 initrd-cleanup.service 将会使用 systemctl --no-block isolate 命令启动 initrd-switch-root.target 目标。 因为 isolate 表示立即停止所有在新的目标单元中不需要的进程, 所以此动作实际上是为接下来切换根目录做预先的准备(也就是清理环境)。 最后,启动 initrd-switch-root.service 服务,将系统的根目录切换至 /sysroot 目录。