Linux 操作系统的启动首先从 BIOS 开始，接下来进入 boot loader，由 bootloader 载入内核，进行内核初始化。内核初始化的最后一步就是启动 PID 为 1 的 init 进程。这个进程是系统的第一个进程。它负责产生其他所有的用户进程。init 进程以守护进程(也就是服务)的方式存在，是所有其他进程的祖先。init 进程非常独特，能够完成其他进程无法完成的任务。
init 系统能够定义、管理和控制 init 进程的行为。它负责组织和运行许多独立的或相关的初始化工作(因此被称为 init 系统)，从而让计算机系统进入某种用户预定义的运行模式，比如命令行模式或图形界面模式 。
对于一个操作系统而言，仅仅将内核运行起来是毫无实际用途的，必须由 init 系统将操作系统初始化为可操作的状态。比如启动 shell 后，便有了人机交互，这样就可以让计算机执行一些程序完成有实际意义的任务。或者启动 X 图形系统以便提供更佳的人机界面，更加高效的完成任务。这里，字符界面的 shell 或者 X 系统都是一种预设的运行模式。
随着计算机系统软硬件的发展，init 系统也在不断的发展变化之中。大体上的演进路线为 sysvinit -> upstart -> systemd。
sysvinit 就是 System V 风格的 init 系统，顾名思义，它源于 System V 系列的 UNIX。最初的 linux 发行版几乎都是采用 sysvinit 作为 init 系统。sysvinit 用runlevel 来定义 “预订的运行模式”。比如 runlevel 3 是命令行模式，runlevel 5 是图形界面模式，runlevel 0 是关机，runlevel 6 是重启。sysvinit 会按照下面的顺序按部就班的初始化系统：
除了负责初始化系统，sysvinit 还要负责关闭系统，主要是在系统关闭是为了保证数据的一致性，需要小心地按照顺序进行任务的结束和清理工作。另外，sysvinit 还提供了很多管理和控制系统的命令，比如 halt、init、mesg、shutdown、reboot 等等。
sysvinit 的优点是概念简单。特别是服务(service)的配置，只需要把启动/停止服务的脚本链接接到合适的目录就可以了。
sysvinit 的另一个重要优点是确定的执行顺序，脚本严格按照顺序执行(sysvinit 靠脚本来初始化系统)，一个执行完毕再执行下一个，这非常有益于错误排查。
同时，完全顺序执行任务也是 sysvinit 最致命的缺陷。如果 linux 系统只用于服务器系统，那么漫长的启动过程可能并不是什么问题，毕竟我们是不会经常重启服务器的。但是现在 linux 被越来越多的用在了桌面系统中，漫长的启动过程对桌面用户来说是不能接受的。除了启动慢，sysvinit 还有一些其它的缺陷，比如不能很好的处理即插即用的设备，对网络共享磁盘的挂载也存在一定的问题，于是 init 系统开始了它的进化之旅。
upstart 是第一个被广泛应用的新一代 init 系统。
upstart 基于事件机制，比如 U 盘插入 USB 接口后，udev 得到内核通知，发现该设备，这就是一个新的事件。upstart 在感知到该事件之后触发相应的等待任务，比如处理 /etc/fstab 中存在的挂载点。采用这种事件驱动的模式，upstart 完美地解决了即插即用设备带来的新问题。采用事件驱动机制也带来了一些其它有益的变化，比如加快了系统启动时间。sysvinit 运行时是同步阻塞的。一个脚本运行的时候，后续脚本必须等待。这意味着所有的初始化步骤都是串行执行的，而实际上很多服务彼此并不相关，完全可以并行启动，从而减小系统的启动时间。
upstart 解决了之前提到的 sysvinit 的缺点。采用事件驱动模型的 upstart 可以：
更快地启动系统
当新硬件被发现时动态启动服务
硬件被拔除时动态停止服务
这些特点使得 upstart 可以很好地应用在桌面或者便携式系统中，处理这些系统中的动态硬件插拔特性。
systemd 是 linux 系统中最新的初始化系统(init)，它主要的设计目标是克服 sysvinit 固有的缺点，提高系统的启动速度。systemd 和 ubuntu 的 upstart 是竞争对手，但是时至今日 ubuntu 也采用了 systemd，所以 systemd 在竞争中胜出，大有一统天下的趋势。其实，systemd 的很多概念都来源于苹果 Mac OS 操作系统上的 launchd。
systemd 的优点是功能强大，使用方便，缺点是体系庞大，非常复杂。
Systemd（系统管理守护进程），最开始以GNU GPL协议授权开发，现在已转为使用GNU LGPL协议，它是如今讨论最热烈的引导和服务管理程序。如果你的Linux系统配置为使用Systemd引导程序，它取替传统的SysV init，启动过程将交给systemd处理。Systemd的一个核心功能是它同时支持SysV init的后开机启动脚本。
Systemd引入了并行启动的概念，它会为每个需要启动的守护进程建立一个套接字，这些套接字对于使用它们的进程来说是抽象的，这样它们可以允许 不同守护进程之间进行交互。Systemd会创建新进程并为每个进程分配一个控制组（cgroup）。处于不同控制组的进程之间可以通过内核来互相通信。systemd处理开机启动进程的方式非常漂亮，和传统基于init的系统比起来优化了太多。让我们看下Systemd的一些核心功能。
和init比起来引导过程简化了很多
Systemd支持并发引导过程从而可以更快启动
通过控制组来追踪进程，而不是PID
优化了处理引导过程和服务之间依赖的方式
支持系统快照和恢复
监控已启动的服务；也支持重启已崩溃服务
包含了systemd-login模块用于控制用户登录
支持加载和卸载组件
低内存使用痕迹以及任务调度能力
记录事件的Journald模块和记录系统日志的syslogd模块
Systemd同时也清晰地处理了系统关机过程。它在**/usr/lib/systemd/**目录下有三个脚本，分别叫systemd- halt.service，systemd-poweroff.service，systemd-reboot.service。这几个脚本会在用户选择 关机，重启或待机时执行。在接收到关机事件时，systemd首先卸载所有文件系统并停止所有内存交换设备，断开存储设备，之后停止所有剩下的进程。
systemd 提供了和 sysvinit 兼容的特性。系统中已经存在的服务和进程无需修改。这降低了系统向 systemd 迁移的成本，使得 systemd 替换现有初始化系统成为可能。
systemd 提供了比 upstart 更激进的并行启动能力，采用了 socket / D-Bus activation 等技术启动服务。一个显而易见的结果就是：更快的启动速度。为了减少系统启动时间，systemd 的目标是：
尽可能启动更少的进程
尽可能将更多进程并行启动
当 sysvinit 系统初始化的时候，它会将所有可能用到的后台服务进程全部启动运行。并且系统必须等待所有的服务都启动就绪之后，才允许用户登录。这种做法有两个缺点：首先是启动时间过长，其次是系统资源浪费。
某些服务很可能在很长一段时间内，甚至整个服务器运行期间都没有被使用过。比如 CUPS，打印服务在多数服务器上很少被真正使用到。您可能没有想到，在很多服务器上 SSHD 也是很少被真正访问到的。花费在启动这些服务上的时间是不必要的；同样，花费在这些服务上的系统资源也是一种浪费。
systemd 可以提供按需启动的能力，只有在某个服务被真正请求的时候才启动它。当该服务结束，systemd 可以关闭它，等待下次需要时再次启动它。
这有点类似于以前系统中的 inetd，并且有很多文章介绍如何把过去 inetd 管理的服务迁移到 systemd。
详见： https://www.linuxidc.com/Linux/2018-03/151291.htm
unit的配置文件是unit的核心，在配置文件中主要包含：
需要管理服务或者程序
服务或者程序需要监听的套接字
保存的系统快照（就是制作快照的时候，系统中各个服务的状态）
其他和init相关的配置
unit配置文件的位置
/lib/systemd/system 本地配置的系统单元
/run/systemd/system 运行时配置的系统单元
/usr/lib/systemd/system 第三方软件的系统单元(sshd,nginx..)
注意：unit(单元)和init中的服务脚本类似，但是不相同
类型1：service unit，这是服务类型的unit，该类unit后缀是 .service，比如nginx.service，通过这个nuit可以实现启动、关闭、查看状态等
该类unit位于 /usr/lib/systemd/system
注意：unit本质上来说并不是脚本，而仅仅是systemd一个配置文件，因此这个unit文件不具有执行权限，而且也无法执行
启动服务的方式：通过让systemd去读取配置文件中的内容，完成nginx进程的启动
类型2：device unit，这是设备unit，该类unit的后缀是.device，这类unit的作用是用来识别设备文件
类型3：mount unit，后缀 .mount，用来实现挂载文件系统到指定的挂载点
类型4：socket unit，后缀.socket，用来表示进程间通信的socket文件
类型5：snapshot nuit：快照unit，后缀.snapshot, 用来管理快照
类型6：target unit：目标unit，后缀是 .target，模拟centos5、6上的运行级别（主要是为了向后兼容）
类型7：swap unit
类型8：path unit
systemd 用目标(target)替代了运行级别的概念，提供了更大的灵活性，如您可以继承一个已有的目标，并添加其它服务，来创建自己的目标。下表列举了 systemd 中的 target 和 sysvinit 中常见的 runlevel 的对应关系：
更多参考：
CentOS7进程管理systemd详解 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-09/135464.htm
CentOS7/RHEL7 systemd详解 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-04/115937.htm
为什么systemd会被如此迅速的采用？ http://www.linuxidc.com/Linux/2014-08/105789.htm
systemd 与 sysVinit 彩版对照表 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-09/106455.htm
太有用了！用systemd命令来管理Linux系统！ http://www.linuxidc.com/Linux/2014-09/106490.htm
浅析 Linux 初始化 init 系统，第 3 部分: Systemd http://www.linuxidc.com/Linux/2014-12/110383.htm
在我们打开Linux电脑的电源后第一个启动的进程就是init。分配给init进程的PID是1。它是系统其他所有进程的父进程。当一台 Linux电脑启动后，处理器会先在系统存储中查找BIOS，之后BIOS会检测系统资源然后找到第一个引导设备，通常为硬盘，然后会查找硬盘的主引导记录（MBR），然后加载到内存中并把控制权交给它，以后的启动过程就由MBR控制。
主引导记录会初始化引导程序（Linux上有两个著名的引导程序，GRUB和LILO，80%的Linux系统在用GRUB引导程序），这个时候 GRUB或LILO会加载内核模块。内核会马上查找/sbin下的“init”程序并执行它。从这里开始init成为了Linux系统的父进程。init 读取的第一个文件是/etc/inittab，通过它init会确定我们Linux操作系统的运行级别。它会从文件/etc/fstab里查找分区表信息 然后做相应的挂载。然后init会启动/etc/init.d里指定的默认启动级别的所有服务/脚本。所有服务在这里通过init一个一个被初始化。在这 个过程里，init每次只启动一个服务，所有服务/守护进程都在后台执行并由init来管理。
关机过程差不多是相反的过程，首先init停止所有服务，最后阶段会卸载文件系统。
以上提到的启动过程有一些不足的地方。而用一种更好的方式来替代传统init的需求已经存在很长时间了。也产生了许多替代方案。其中比较著名的有Upstart，Epoch，Muda和Systemd。而Systemd获得最多关注并被认为是目前最佳的方案。
让我们看一下Linux系统在使用systemd作为引导程序时的开机启动过程的结构性细节。为了简单，我们将在下面按步骤列出来这个过程：
Systemd提供了工具用于识别和定位引导相关的问题或性能影响。Systemd-analyze是一个内建的命令，可以用来检测引导过程。你可以找出在启动过程中出错的单元，然后跟踪并改正引导组件的问题。在下面列出一些常用的systemd-analyze命令。
systemd-analyze time 用于显示内核和普通用户空间启动时所花的时间。
systemd-analyze blame 会列出所有正在运行的单元，按从初始化开始到当前所花的时间排序，通过这种方式你就知道哪些服务在引导过程中要花较长时间来启动。
systemd-analyze verify 显示在所有系统单元中是否有语法错误。
systemd-analyze plot 可以用来把整个引导过程写入一个SVG格式文件里。整个引导过程非常长不方便阅读，所以通过这个命令我们可以把输出写入一个文件，之后再查看和分析。下面这个命令就是做这个。
systemd-analyze plot > boot.svg