零、序言

计算机的启动是个看似复杂实则很有意思的过程。当第一股电流涌入主板电路，就如清晨的第一缕阳光照进我们慵懒的双眼，唤醒头脑，唤醒身体。于是我们伸个懒腰，穿上衣服，提上鞋子，开启我们新的一天。计算机的启动与此异曲而同工，因为其英文单词 boot 正是‘提鞋’之含义。

一、启动过程概览

Linux系统与某些操作系统的不同之处，或者其巨大优势之处，在于赋予用户近乎无限的权柄。计算机完全由用户掌控，万事万物皆可触可摸，可视可见。

就如我们本文即将详尽展开的启动过程，我们只需一条简单的命令便能尽收眼底。

dmesg -H

更具体的查看其行数

$ dmesg | wc -l
1024

合计有1024行这么多。虽然一览无余，读起来似乎并不容易。我们年轻的程序员，向自己的女朋友炫耀计算机修养的时候，不妨运行一番'dmesg -H'，然后从容不迫的胡乱解释一通，想必也收获她些许崇拜的目光。

二、Boot的词源考古

如序言所叙，启动计算机的英文术语为 ‘boot’，查询词源词典可知 boot 是 1975年的新造词，源自1958年被赋予新鲜含义的单词 bootstrap。

那么 bootstrap 是什么含义呢？先来看看实物：

牛津词典的解释是：

A loop at the back of a boot, used to pull it on.

注意，bootstrap是靴子后面的拔鞋带，而非靴子前面的鞋带，‘拔鞋带’简称为‘提鞋’。因此‘启动计算机’就是‘提鞋’的过程。

有了‘提鞋’我们就能不假外力地穿上靴子，由此 bootstrap 的引申含义 "better oneself by rigorous, unaided effort" 也正是如此。

综上所述，启动计算机的过程，就是计算机不假外力，拉着 bootstrap，自己提上靴子。坠镫上马之后，计算机就要迈开脚步开始工作了。

三、BIOS（蚁量级的操作系统）

倘若清晨的第一缕阳光单单投射在我们脚丫上，则万万不能够唤醒一个慵懒的身躯，必得照在眼睛上才会唤醒我们。第一股电流，流遍主板的全身之后，最后抵达BIOS所在芯片，于是计算机晃动着睡眼惺忪的身子，开始慢慢苏醒起来。

2.1 唤醒BIOS

BIOS是一段程序，嵌入在主板的芯片中（注意不是CPU中），正因为其固定在芯片中，因此又被称之为firmware（固件）。

从主板的全局查看其位置：

上电之后，我们眼睛所能看到BIOS是开机后按Option键等出现的蓝色屏幕：

2.2 BIOS是什么？

BIOS的英文全称为"基本输入输出系统"（Basic Input/Output System），不幸的是，这个全称对我们理解 BIOS 到底是什么似乎并无多少实质的帮助。但是请注意第一个单词 Basic，基本的初级的。与此相对应，那么‘高级的’是什么呢？启动计算机是要最终唤醒操作系统（linux或者Windows等），因此不难想到，‘高级的输入输出系统’自然就是Linux操作系统了。按照这个逻辑推导，既然 Linux Operating System 是 ‘高级输入输出系统（Advanded Input/Output System）’，那么 "基本输入输出系统"（Basic Input/Output System）就可以理解为‘蚁量级’的操作系统。

更进一步，启动计算机，首先是启动简陋的‘蚁量级’操作系统，接着在其带动下启动更加高级复杂的Linux系统。这就如启动车辆，我们并非如老式拖拉机一样手摇启动发动机，而是先启动电池，然后用电池打出的火花点燃油气，最终将发动机发动起来。

2.3 BIOS的工作

BIOS发动起来便着手‘硬盘自检’（Power-On Self-Test），工作清单里包括检查CPU、内存、显卡等是否都正常。倘若硬件出现问题，主板会发出beep报警。没有问题，则会在屏幕打印出以上检查清单里所有项目的信息。

四、头部引导记录

硬盘自检完成后，接着就要进入硬盘，因为操作系统就存储在硬盘里。

硬盘的头部位置称之为 MBR（Master Boot Record主引导记录，又叫头部引导扇区）。

这个称谓往往看得人一头雾水，表达的含义却很简单，就是硬盘的头部位置，硬盘的入口，硬盘的第0号扇区。

我们可以将硬盘想象为一家有四层办公楼的公司：

院外的正门旁有保安室，此处的 MBR 就是保安室，是进入这家公司的第一站。

MBR中的内容主要有两部分，一部分是启动代码，另一部分是硬盘的分区表。由于空间有限，只能写下4个分区的信息（也就是这家公司的四层楼），因此一块硬盘最多只能有4个主分区或扩展分区。

坐在保安室（MBR)值班大哥会对来人发出三个终极哲学追问： “你是谁？”“你从哪里来？”“你要往哪里去？。这位保安大哥就是MBR的第一部分，名为'超级统一启动器' Grub （grand unified bootloader）。

名字中的关键词是 unified，所有的外来人都有这位保安大哥统一问询。之后决定要启动哪个操作系统？

Grub的界面如下：

上面的界面是如何显示出来的呢？

我们在前文中详细阐述了Linux的基本原则：一切皆是文件。帮你精通Linux：一切皆为文件的7大属性 ，Grub要从 /boot/grub/grub.cfg 文件中读取其配置。

正是按照这个文件的指导，Grub显示出了上面的界面，包含以下内容：

1) 用户多少个选项，每个选项都是什么， 2) 背景如何，3) 等待多长时间等。

选择第一项则启动Ubuntu系统，选择最后一项就启动Windows系统。

到此启动过程就全部完结，操作系统开始从硬盘载入到内存，并打出登录界面。

五、Grub的基本配置

如果要修改 Grub 配置，我们不能直接对 /boot/grub/grub.cfg 文件下手，而要去修改一个便捷的版本 /etc/default/grub

彩色标注的六行简要注释如下：

1） GRUB_DEFAULT=0 表示当前系统为默认系统，排在首位，

2） GRUB_HIDDEN_TIMEOUT_STYLE=hidden 隐藏倒计时界面

3) GRUB_TIMEOUT=0 表示不进行倒计时，不给用户选择的时间，直接进入默认的操作系统

4) GRUB_DISTRIBUTOR 显示操作系统的信息

$ lsb_release -i -s
Ubuntu

5) GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash" 是将内核的启动参数传给操作系统Linux，quiet是启动时不要打印任何信息。splash是显示启动画面。

6) GRUB_CMDLINE_LINUX=""也是启动参数，这一行设置的参数是说无论是什么启动模式，都会传给操作系统。

修改并保存之后，还要运行命令：

sudo update-grub

这样相关的修改才能落实到/boot/grub/grub.cfg文件中，被Grub看到。

六、总结

计算机的启动过程如同发动汽车引擎一样，不是通过大力出奇迹的方式，手摇转动沉重的发动机转子，而是经由灵巧的间接机制，最终撬动起操作系统。

即先唤醒一个‘蚁量级’的操作系统BIOS，运行硬件检测，核实装备清单；然后由Grub控制，选择进入合适的操作系统。

读罢本文，再来看看运行dmesg -H命令后，我们读到的信息：

上图中有BIOS的几行，我们可以煞有介事的向对技术一窍不通的女朋友胡乱解说一气了。

Good Luck!