字节跳动的内部流程框架，云服务器是固件吗

作者 | 字节跳动 STE 团队

9 月 15 日，字节跳动宣布开发出第一代云固件 (Cloud Firmware)。

该云固件引入 LinuxBoot，并顺利投入业务应用，是全球第一个在服务器中产品化 LinuxBoot 的固件方案。

本文将和大家分享字节跳动 STE 团队，在开发第一代云固件上，是如何思考和一一落地的。

服务器固件生态问题众多

固件是系统上最先启动的软件，其主要目的是初始化硬件，启动操作系统。固件存在于各种电子设备中，小到手表，大到数据中心服务器，今天我们重点聊聊服务器固件。

目前服务器均采用 UEFI/Tiano(uefi.org/tianocore.org) 方案。UEFI/Tiano 是开源的固件方案，代码繁重，社区活跃度低，几乎没有厂商能基于 UEFI/Tiano 的开源方案直接产品化。

绝大部分系统厂商采用的是 BIOS 厂商的方案，固件工程师也大多从事主板适配、平台功能开发等工作。这使得众多功能/核心模块掌控在 BIOS 厂商手里，系统厂商和用户无法高效迅速地解决问题。

综上所述，目前固件生态存在的主要问题包括：

1. 与 Linux 社区相比，UEFI 社区活跃度低，较难招聘到合适人才；

2. 服务器固件与 SOC、板卡固件软件生态不同 (UEFI vs. Linux)，人才无法灵活复用；

3. UEFI 固件很多功能模块由 BIOS 厂商把控，线上问题无法快速解决；

4. 使用方、芯片厂商和系统厂商无法保持代码同步，影响迭代和解决问题的速度。

当前的合作模式为芯片厂商发布相关的芯片代码到 BIOS 厂商，BIOS 厂商整合后，再给到系统厂商同步开发。云固件的合作方式则是以字节为中心，系统代码和芯片厂商、系统厂商同源。

显然，云固件的合作方式更能快速迭代同步芯片、系统平台问题。

寻找适合服务器固件的 Bootloader

在服务器固件领域，目前可行的固件方案有 UEFI/Tiano、Min Platform、LinuxBoot 及 Coreboot，目前生态比较成熟正在被采用的是 UEFI，但是其在社区活跃度、启动速度和开发难易度上都存在问题。

Min Platform、LinuxBoot 和 CoreBoot 都是近几年针对 UEFI 缺点推出的固件方案，LinuxBoot 和 CoreBoot 直接引入了 Linux 生态，特点尤为突出，但是生态上有待共建。

通过收集比较，我们得出以下结论：

	UEFI/Tiano	Min Platform	LinuxBoot	CoreBoot
当前生态	好	中	差	差
社区活跃度	低	低	高	高
启动速度	慢	快	快	快
开发难度	高	中	低	低

适配服务器固件的各种 Bootloader 状态对比图

固件 Boot 基本流程图：

落地 LinuxBoot，构建简单易用的新固件生态

路线选择

Linux 是当下最活跃的技术社区之一，字节跳动 STE 团队也开发了稳定可靠的 veLinux 操作系统。

能否将 Linux 下沉到固件，利用 Linux 良好的生态来快速解决固件问题？LinuxBoot 正好符合我们的想法。

固件的芯片和平台部分，我们选择用 CoreBoot/U-Boot (Universal Boot Loader) 完全替换 UEFI/Tiano。这样可以直接打通服务器和各自板卡、嵌入式的固件生态，人力也可以灵活复用。

固件方案的改造推进，离不开生态以及各厂商的支持。根据目前固件生态情况，我们制定了以下路线图：

1. 云固件 1.0：基于 Minimun Platform 和 LinuxBoot，精简传统固件方案，将一些功能移至生态更佳的 LinuxBoot 里实现；重点适配，迭代 LinuxBoot，使其达到产品化质量。

2. 云固件 2.0：基于 CoreBoot 和 LinuxBoot，与社区和厂商共同打造 CoreBoot 生态和环境，使 LinuxBoot 和 CoreBoot 均迭代到产品化程度。

3. 云固件 3.0：基于不同的 Platform 和架构迭代，使其适配于不同架构的平台。

开发方式

精简 UEFI 平台 (Minimum Platform) 开发：

? 在 Minimum Platform 开发上，我们制定了非常明确高效的合作方式：芯片部分与芯片厂商 Intel 直接合作开发测试，Platform 部分则与系统厂商浪潮直接合作开发测试。最终我们在人力和时间均一半的情况下，高效可靠地完成了 Minimum Platform 开发。

LinuxBoot 开发：

? 基于字节跳动系统部 veLinux 开发团队研发的稳定内核，快速裁剪出适用的 LinuxBoot 模块。

成果梳理

第一代云固件首批 200+ 服务器已顺利完成生产上线，并稳定支持了字节跳动部分业务的持续运行。

此外，我们和社区厂商也在紧密合作开发第二代云固件。目前 CoreBoot 已经完成开机，其他相关工作也在有序推进中。

云固件的顺利运行，同样离不开 Intel、浪潮的共建参与和支持，我们期待在后继开发中，继续推进技术创新合作，同时也期待更多有志之士、公司参与到整个生态的建设中来，携手打造简单易用的新固件生态。

参考资料

1. UEFI: https://uefi.org/

2. Tiano: https://www.tianocore.org/

3. LinuxBoot: https://www.linuxboot.org/

4. CoreBoot: https://www.coreboot.com/

5. Minimum Platform: https://software.intel.com/content/www/us/en/develop/articles/minimum-platform-architecture-open-source-uefi-firmware-for-intel-based-platforms.htm