IT断魂枪--闲聊Linux系统启动过程

前言

沙子龙的镳局已改成客栈。东方的大梦没法子不醒了。---- 老舍《断魂枪》

云计算大潮到来了，我把IT技术像五虎断魂枪一样收起来了。我不会将它压到箱底，偶尔我也会练练聊聊，纪念一下那个搞技术的黄金时代。

本文聊个很有嚼头的技术问题，Linux系统的启动过程，当我们不用自己安装系统以后，丧失了这么多乐趣。

正文

主板加电和硬件自检，就是开机第一屏启动界面。

CPU和内存插得有问题服务器会滴滴乱叫，而网卡和硬盘插不插都无所谓，因为这些外设都不属于经典的计算机系统。

早期小内存服务器一般有内存检测的功能，但256G内存的服务器启动的速度也太慢了，重启一分钟能启动的服务还能恢复，重启三分钟可能群集性状就变了，所以我们经常顺手就把他关掉了。

2. 读取主板引导配置，现在终于要从外部设备读取数据了。

主板大都是BIOS引导，也有是UEFI引导，但从服务器用户看区别也不大。

主板可选从USB/SATA/NIC这几类接口上获取引导数据，而且可以排队式加载，第一个加载不成功就尝试第二个。系统安装镜像都有个防止误操作的倒计时，而网络引导一般是排在末位，硬盘引导就是通用的系统启动的方式。

爱折腾桌面电脑的朋友从这一步开始就玩双系统/WINPE/U盘版Ubuntu/无盘工作站了，还好服务器维护人员比较单纯专一。

3. 读取MBR(可略过)。

如果是BIOS启动，做为一个老古董它只能会去读MBR，MBR去读取GRUB;而UEFI略过MBR，直接读取GRUB。

BIOS将启动权限交给MBR的446字节，而446字节连Linux启动界面的logo都装不下，MBR也只是个搬运工，会将启动权限交给GRUB。

遇到过几次倒霉事以后，我习惯用dd备份每台服务器的前512字节，但自从我做完备份以后，就再也没倒霉过。

##不好意思没图

4. GRUB引导启动vmlinuz内核。

GRUB2如果细说有stage1、stage1.5、stage2多个步骤，我们可以简单认为前面两步是为了苟到stage2加载为止。

我们用GRUB来选定要加载的内核，并向其传递大量启动参数，这样就可以在多OS、多Kernel、多runlevel之间来回切换。网上的GRUB调试教程都集中在这一步，我们还可以直接传参以单用户模式启动，直接无密码登陆服务器。

有些人习惯给/boot一个128M的小分区，可能是老师的老师说过这样比较“安全”。那是在更早的版本GRUB程序读不了GB级磁盘分区，没办法加载vmlinuz内核，现在已经只是一个迷信而已。

5. 内核启动加载驱动，但这还没触及任何业务。

不同硬件同一个版本的vmlinuz内核hash值是相同的，因为驱动信息放在initrd*.img里。Initrd*.img是一个精简但带了所有驱动的linux镜像，一般系统安装完之后自动生成，也可以事后手动生成。

曾经某偏门软件推荐用集成镜像安装，装完了就是起不来，我把同内核版本、同硬件配置的init*.img替换以后系统就正常启动。

Kernel加载了所有驱动后就会卸载initrd*.img，早期linux版本在系统启动过程中还能看到很多“umount filesystem”的提示，那不是卸载正式文件系统，而是卸载了initrd*.img这个迷你系统，

##不好意思没图

6. Init进程启动，服务正式启动。

从看到“Welcome use CentOS”的彩色欢迎文字开始，init服务已经启动了。

在这之前的启动过程也就读取BIOS/MBR/GRUB和/boot分区，现在终于开始读/etc目录的配置文件了。

首先被读取到的是/etc/fstab，各个磁盘都挂载就位。这个文件注释很简单但水很深，我们该用标签还是UUID来标识磁盘，文件系统自检功能要不要开，这都可以聊好几个小时。

看看各服务的启动优先级也是一个讲究多多的过程，iptables会比network先启动这类依存关系很好理解;但我也遇到过云平台的DHCP获取太慢，而云主机操作系统启动快、Network还没从DHCP那里获取到IP地址，然后Mysqld等需要监听端口的服务启动失败。

后记

以上内容只能算精简科普版的Linux系统启动过程，正式版的启动过程可以写十万字，有兴趣的朋友可以自己查维基百科，或拿我说的关键字去百度搜索。