qaz 发表于 2025-2-5 17:50:52

为什么UNIX使用init进程启动其他进程?

为什么UNIX使用init进程启动其他进程?

在UNIX系统中,当系统启动时,内核完成初始化后会启动第一个用户空间进程,通常是init进程。init进程负责启动和管理其他用户空间进程,而内核本身并不直接处理这些任务。为什么UNIX采用这样的设计,而不是让内核直接负责启动所有进程?本文将从多个角度分析这种设计的背后逻辑与优点。
<hr>0. UNIX是否真的使用init进程?

RTFS,通过观察Linux内核源代码(这里),可以发现这段代码:
if (!try_to_run_init_process("/sbin/init") ||    !try_to_run_init_process("/etc/init") ||    !try_to_run_init_process("/bin/init") ||    !try_to_run_init_process("/bin/sh"))      return 0;panic("No working init found.Try passing init= option to kernel. "      "See Linux Documentation/admin-guide/init.rst for guidance.");这说明Linux真的会尝试启动一个init进程,甚至如果启动失败就“罢工”了。
同时观察pstree的输出:
VM: ~ > pstreesystemd─┬─ModemManager───2*[{ModemManager}]      ├─acpid      ├─2*      ├─dbus-daemon      ├─mysqld───48*[{mysqld}]      ├─nginx───2*      ├─sshd───sshd───sshd───bash───pstree      ├─systemd-journal      ├─systemd-logind      ...的确可以发现所有的进程都是由systemd“生长分化”(fork)出来的。
<hr>1. 为什么内核不直接启动所有进程?

尽管内核拥有启动进程的能力,但让内核直接启动所有进程并不符合UNIX的设计哲学。

[*]职责分离
进程的生命周期管理(如创建、调度)由内核负责,而决定哪些进程需要启动及其配置由用户空间的init进程管理。这样可以让内核保持简洁,减少复杂性。
[*]灵活性
通过init或其他替代方案,用户可以动态调整系统初始化逻辑,例如定义不同运行级别或自定义服务启动顺序(systemctl)。而将这些逻辑交给内核则会限制这种灵活性。
[*]避免内核代码膨胀
如果内核直接负责启动所有用户进程,它将不得不处理大量复杂的逻辑,例如服务依赖、配置文件解析等。这会导致内核代码变得庞大且难以维护。
<hr>2. 职责分离与模块化设计

UNIX操作系统遵循职责分离的设计哲学,将不同的功能模块化处理:

[*]init负责: 高层逻辑,比如系统初始化和服务管理, 决定哪些服务或进程需要启动以及启动的顺序。
[*]内核负责: 提供底层机制(如fork、exec)来实现进程创建和调度。
通过将进程管理的高层逻辑交由用户空间中的init进程负责,内核可以保持专注于底层资源管理,简化了自身的设计和实现。
<hr>3. 灵活性和可配置性

init进程是用户空间的程序,可以被系统管理员配置或替换为其他初始化系统(如systemd或upstart)。这种灵活性使得不同的UNIX系统可以根据需求自定义其初始化逻辑,而无需更改内核。
> ls /sbin/init -llrwxrwxrwx 1 root root 20 Dec 17 04:23 /sbin/init -> /lib/systemd/systemd

[*]内核的任务: 启动第一个用户空间进程(PID为1的init)。
[*]init的任务: 配置系统、启动服务、管理运行级别。
这种设计避免了将系统初始化的逻辑写入内核,使得系统更易于维护和扩展。
<hr>4. 总结

UNIX选择通过init进程启动和管理其他进程,而不是由内核直接完成,这是为了实现职责分离、增强灵活性、简化内核设计并提高系统的可维护性。
这种设计不仅遵循了UNIX的模块化哲学,还为系统的扩展性和灵活性提供了基础,体现了UNIX设计的简洁与优雅。
页: [1]
查看完整版本: 为什么UNIX使用init进程启动其他进程?