前言

服务器卡在启动界面进不去系统时，看懂启动流程就是看懂排障地图。这篇从固件到 shell，一步步走完 Linux 的"出生过程"。

一、总览：六个阶段

① 固件自检 (BIOS/UEFI)
      ▼
② 引导加载 (GRUB2)
      ▼
③ 内核加载 (vmlinuz + initramfs)
      ▼
④ PID 1 (systemd 启动)
      ▼
⑤ 并行拉起服务 (target + 依赖)
      ▼
⑥ 登录 (getty / sshd)

二、阶段一：固件（BIOS/UEFI）

BIOS（老）                          UEFI（现代）
按 MBR 磁盘前512字节引导              读 FAT 格式的 ESP 分区里的 .efi 文件
    │                                  │
    ▼                                  ▼
MBR: 引导代码446B + 分区表64B          /boot/efi/EFI/.../grubx64.efi
     + 魔数 55AA

# 看自己的机器是哪种
[ -d /sys/firmware/efi ] && echo UEFI || echo BIOS

# UEFI 下看启动项
efibootmgr -v

# 固件层常见故障: 启动顺序错了 / 磁盘没认出来
#    → 进 BIOS Setup 检查 Boot Order 与磁盘是否识别

三、阶段二：GRUB2 引导

GRUB 的任务：找到内核与 initramfs，把控制权交出去。

# GRUB 配置的生成链（别直接改 grub.cfg!）
/etc/default/grub            # 人类编辑的配置
    │ grub2-mkconfig
    ▼
/boot/grub2/grub.cfg         # 机器生成的最终配置

# 改内核启动参数的标准流程
vim /etc/default/grub
#   GRUB_CMDLINE_LINUX="... quiet"      ← 加参数在这
grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg

实战：忘记 root 密码（GRUB 是突破口）：

1. 重启, 在 GRUB 菜单按 e 编辑
2. 找到 linux 行, 末尾追加:  rd.break
3. Ctrl+X 启动 → 进入紧急 shell（内存里的系统）
4. mount -o remount,rw /sysroot
   chroot /sysroot
   passwd root
   touch /.autorelabel           # SELinux 重新打标签（重要!）
   exit; exit

四、阶段三：内核与 initramfs

GRUB 加载 /boot/vmlinuz-$(uname -r)      ← 内核本体
      + /boot/initramfs-*.img            ← 内存里的迷你根文件系统

initramfs 的存在意义：根文件系统可能需要驱动才能挂载（磁盘阵列、LVM、加密盘）——鸡生蛋问题。initramfs 先在内存里起来，加载必要驱动，挂上真根后执行 switch_root 交接。

# 看看 initramfs 里有什么
lsinitrd | head -30
# 能看到内核模块、microcode、mkinitrd 脚本...

# 磁盘/驱动变更后重建
dracut -f

内核起来后最早期日志看：

dmesg | head -30              # 内核环形缓冲
journalctl -b -o short-monotonic | head -30

五、阶段四/五：systemd 时代

内核启动的第一个用户态进程 PID 1 = systemd：

ps -p 1 -o comm=          # systemd
systemd --version

并行启动是 systemd 相对 SysV init 的革命：靠声明依赖（After/Wants/Requires，详见服务管理篇）把串行等待变成并行拉起——这就是现代 Linux 十几秒开机的原因。

target = 一组服务的集合（启动里程碑）：

systemctl get-default                 # 当前默认: multi-user.target 或 graphical.target
systemctl list-dependencies multi-user.target | head

# 切换运行级别（即时）
systemctl isolate multi-user.target   # 图形 → 字符界面
target 含义
multi-user.target 多用户字符界面（服务器标配）
graphical.target 图形桌面
rescue.target 单用户救援（本地有控制台）
emergency.target 紧急模式（只挂 / 只读）

六、阶段六：登录与用户会话

# 本地终端（Ctrl+Alt+F2~F6 切换）
systemctl status getty@tty2

# 远程登录
systemctl status sshd

# 登录后发生什么?
# /etc/profile → /etc/profile.d/*.sh → ~/.bash_profile → ~/.bashrc
# （顺序影响环境变量, 排查 PATH 问题时按这条链查）

七、开机慢？逐段计时

systemd-analyze                       # 总耗时
# Startup finished in 2.1s (kernel) + 4.5s (initrd) + 8.3s (userspace)

systemd-analyze blame | head          # 每个服务耗时排名
systemd-analyze critical-chain        # 关键路径（谁拖累了谁）
systemd-analyze plot > boot.svg       # 可视化时间线

优化手段：systemctl disable 不需要的服务、NetworkManager-wait-online 常是元凶。

八、启动故障排障地图

卡住位置 线索 处理
黑屏无 GRUB 固件不认盘 检查磁盘/启动项；修 MBR/ESP
GRUB 报错 grub rescue> grub.cfg 丢失/分区变 ls 找到启动分区，手动 insmod normal
卡在 Loading initramfs initramfs 损坏/缺驱动 救援盘 chroot 后 dracut -f
进入 emergency mode fsck 失败/fstab 挂载失败 看 journalctl；修 fstub（常是 UUID 写错）
卡在某个服务 systemd-analyze blame disable 或修该服务
起来了但 ssh 连不上 sshd 未起/防火墙 控制台进 systemctl status sshd

emergency/rescue 模式进入方式：

# GRUB 内核参数追加
systemd.unit=rescue.target
systemd.unit=emergency.target

# 或已能登录时
systemctl rescue

九、完整排障演练：fstab 写错进不了系统

现象: 开机进 emergency mode, 提示 "Dependency failed for /data"
原因: /etc/fstab 里挂了一块已不存在的盘
处理:
  1.emergency shell 下: journalctl -xb | grep -i mount
  2. mount -o remount,rw /
  3. vim /etc/fstab     → 注释掉那行坏盘
  4. mount -a           → 验证无报错
  5. reboot             → 顺利进入系统

这就是启动流程知识的实战价值：每一层失败都有对应入口与工具。

小结

阶段 关键组件 排障工具
固件 BIOS/UEFI + 启动项 Setup / efibootmgr
引导 GRUB2 按 e 编辑 / grub2-mkconfig
内核 vmlinuz + initramfs dmesg / dracut -f
初始化 systemd journalctl -b / systemd-analyze
登录 getty/sshd systemctl status

本文是「Linux 基础」系列第 8 篇。